Для поиска темы - пользуйтесь СИСТЕМОЙ ПОИСКА


Стоимость дипломной работы


Home Для студента... Полимеры. Общие свойства

Полимеры. Общие свойства
загрузка...
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 

Полимеры. Общие свойства

Для изготовления изоляции используют большое число материалов, относящихся к группе полимеров. Полимеры - высокомолекулярные соединения, имеющие большую молекулярную массу. Молекулы полимеров, называемые макромолекулами, состоят из большого числа многократно повторяющихся структурных группировок (элементарных звеньев), соединенных в цепи химическими связями. Например, в молекуле поливинилхлорида:
-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-
повторяющимся звеном является группировка:
-CH2-CHCl-.
Полимеры получают из мономеров - веществ, каждая молекула которых способна образовывать одно или несколько составных звеньев. Так как полимеры представляют собой смеси молекул с различной длиной цепи, то под молекулярной массой полимера понимают ее среднее статистическое значение. Молекулярная масса полимера может достигать значение несколько миллионов.
Степень полимеризации является важной характеристикой полимеров - она равна числу элементарных звеньев в молекуле. Например, структурную формулу поливинилхлорида можно записать в компактном виде
(-CH2-CHCl-)n,
где n - степень полимеризации. Полимеры с низкой степенью полимеризации называют олигомерами.
Полимеризацией называют реакцию образования полимера из молекул мономера без выделения низкомолекулярных побочных продуктов. При этой реакции в мономере и элементарном звене полимера соблюдается одинаковый элементный состав. Примером реакции является полимеризация этилена:
nH2C=CH2 --> (-H2C-CH2-)n.
Поликонденсация - реакция образования полимера из мономеров с одновременным образованием побочных низкомолекулярных продуктов реакции (воды, спирта и др.). Элементный состав мономерной молекулы отличается от элементного состава полимерной молекулы. Реакция поликонденсации лежит в основе получения важнейших высокополимеров, таких как фенолформальдегидные, полиэфирные смолы и др. Термином смола в промышленности иногда пользуются наряду с названием полимер.
Полимеры делят на два типа - линейные и пространственные в зависимости от пространственной структуры макромолекул. В линейных полимерах макромолекулы состоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длины молекулы к ее поперечному размеру. Макромолекулы пространственных полимеров связаны в общую сетку.
Термопластические полимеры (термопласты) получают на основе полимеров с линейной структурой макромолекул. При нагревании они размягчаются, а при охлаждении затвердевают. При этом процессе не происходит никаких химических изменений. Для электрической изоляции применяются в основном в форме нитей или пленок, получаемых из расплавов. Способность к формированию и к растворению в подходящих по составу растворителях сохраняется у них и при повторных нагревах.
Термореактивные полимеры получают из полимеров, которые при нагревании или при комнатной температуре вследствие образования пространственной сетки из макромолекул (отвердения) переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Этот процесс является необратимым.
Линейные аморфные и кристаллизующиеся полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Кристаллические полимеры обычно содержат как кристаллическую, так и аморфную фазы. Многие свойства полимеров зависят от соотношения аморфной и кристаллической фаз - степени кристалличности.
Электрические свойства полимеров. Для неполярных, очищенных от примесей полимеров, полученных полимеризацией (полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен и др.) характерны большие значения v (1014 - 1016 Ом.м), малый tg (порядка 10 - 4), малое значение  (2.0 - 2.4). Полярные полимеры имеют более низкие значения v, большие значения  и tg. Относительная диэлектрическая проницаемость  слабополярных полимеров составляет обычно 2.8 - 4.0; для полярных в зависимости от строения полимера она меняется от 4 до 20. Влияние строения полимера на  в основном определяется значением дипольного момента отдельного звена макромолекулы и числом полярных групп в единице объема.  значительно возрастает при увеличении в полимере содержания воды. Увеличение степени кристалличности также приводит к увеличению  . Так, у аморфного полистирола  составляет 2.49 - 2.55, у кристаллического - 2.61. Для применения полимеров в кабельной технике предпочтительнее материалы с малой  (неполярные и слабополярные полимеры), в конденсаторостроении - с повышенными значениями  . При высоких частотах используются такие полимеры как полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен, в которых мала  и диэлектрические потери. В низкочастотных конденсаторах или при постоянном токе, можно применять полимеры с повышенными значениями  в стеклообразном состоянии.
Значения tg зависят от химического строения, структуры полимера. Низкомолекулярные примеси и, в частности, влага, включения пузырей воздуха, пыль, частицы низко- и высокомолекулярных веществ могут привести к появлению дополнительных максимумов в температурной зависимости tg . Значения tg  для неполярных полимеров лежат в пределах от 10-4 до 10-3. Вблизи и выше Тс - температуры стеклования возможен рост tg  при повышении температуры, что обусловлено повышением ионной проводимости полимера. Значения tg  полярных полимеров в сильной степени зависят от частоты и температуры, что ограничивает их применение при высоких частотах.
Электрическая прочность Епр с повышением температуры резко снижается в области Тс для аморфных и Тпл для кристаллических полимеров. Полярные полимеры имеют более высокую Епр, чем неполярные в области комнатных и низких температур.
Нагревостойкость полимерных материалов. Длительная рабочая температура линейных полимеров за исключением фторсодержащих полифенилов не превышает 120оС, особенно нагревостойкость кремнийорганических и некоторых элементоорганических полимеров, длительная рабочая температура которых достигает 180 - 200оС. Высокую устойчивость к действию повышенной температуры проявляют полимеры пространственного строения.
Природные полимеры - целлюлоза, шеллак, лигнин, латекс, протеин и искусственные, получаемые путем переработки природных - натуральный каучук, целлюлоза и др. сыграли большую роль в современной технике. В некоторых областях, например в целлюлозо-бумажной промышленности они остаются незаменимыми. Однако для производства и потребления диэлектрических материалов в настоящее время наибольшее значение имеют синтетические полимеры.


 
загрузка...

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить