Експлуатаційні властивості основних полімерів

В електроізоляційній техніці застосовують як синтетичні полімери, так і природні полімери. Етилен в широкому масштабі виробляється з продуктів крекінгу нафти. Тривалий час єдиним способом отримання поліетилену була полімеризація етилену при досить високому (до 300 МПа) тиску і температурі більше 200⁰С. При цьому ініціатором реакції є кисень, що вводиться у реактор в невеликих кількостях. Отриманий таким шляхом поліетилен нази-вають поліетиленом високого тиску (ПЕВТ).

Поліетилен низького тиску (ПЕНТ) отримується при тиску 0,3-0,6 Мпа і температурі 80⁰С. Тут каталізатором є хлорид титану TiCl ₄ Можливе також виготовлення поліетилену середнього тиску (ПЕСТ): P = (3-7) МПа, температура t = 160-275 ⁰C Каталізатор – оксид хрому CrO ₃.

В таблиці 2.1. наведені фізичні властивості поліетилену.

Табл. 2.1.

По електроізоляційних властивостях ПЕНТ і ПЕСТ, якщо вони добре очищені від слідів каталізатора і інших домішок, не поступаються ПЕВТ. Особливою перевагою ПЕСТ є його менша в порівнянні з іншими типами поліетилену газопроникність. Полі-етилен різних типів з врахуванням приведених вище особливостей кожного типу широко використовуються в ізоляції кабелів (сило-вих, телефонних і т.д.). Випускається у виді плівок, стрічок та ін-ших виробів.

Нагрівостійкість поліетилену при короткочасному нагріві обмежується швидким пониженням механічної міцності, а при довготривалій дії підвищеної температури – окисленням в умовах доступу повітря. Процес теплового старіння поліетилену може бути сповільнений введенням в склад матеріалу антиокислювачів. Старіння під дією світла послаблюється введенням в склад поліетилену сажі (до 2%). Для підвищення нагрівостійкості поліетилену його можна піддавати дії іонізуючих випромінювань. Опромінений в деформованому стані поліетилен має цікаву властивість: при повільному нагріванні повертає свою попередню форму і розміри, які були до опромінення. Це явище називається термоусадкою і успішно застосовується в електроізоляційних муфтах і трубках, герметичних покриттях обмоток.

Поліпропілен – полімер мономеру пропілену. Електроізоля-ційні властивості поліпропілену аналогічні властивостям полі-етилену. Однак поліпропілен більш холодостійкий і гнучкий. З поліпропілену виготовляються плівки і фасонні вироби методом лиття під тиском. Його можна застосовувати як комбінований паперовоплівковий діелектрик в силових конденсаторах, як плівковий діелектрик в обмоткових проводах і т.д.

Полівінілхлорид – твердий продукт полімеризації газо-подібного мономеру – вінілхлориду H ₂ C = CH – Cl, що є етиленом, в молекулі якого є один атом водню заміщений атомом хлору.

Полівінілхлорид є полярним діелектриком і має низькі в порівнянні з неполярними полімерами властивості. Вологість слаб-ко впливає на питомий опір полівінілхлориду. Він є стійким до дії води, кислот, лугів, спирту і використовується в електротехніці для виготовлення пластмас і гумоподібних продуктів, в деякій мірі для ізоляції проводів. Для покращення еластичності і холодостійкості до нього часто додають пластифікатори, що являють собою важко-випаровуючі органічні рідини. Так для не пластифікованого полі-вінілхлориду при нормальних температурах і промисловій частоті значення діелектрикної проникності лежить в межах ε = 3,2-3,6, а для пластифікованого ε = 5-6.

Полівінілхлоридний пластифікат застосовують для виготов-лення плівок, ізоляційних стрічок, трубок, монтажних і телефонних кабелів. При дії електричної дуги полівінілхлорид виділяє велику кількість газоподібних продуктів, що сприяють гасінню дуги. Ця властивість використовується в так званих стріляючих розряд-никах.

Фторопласт – білий чи сіруватий напівпрозорий матеріал. Відноситься до полярних діелектриків і володіє надзвичайно висо-кою для органічної речовини нагрівостійкістю (клас ізоляції С), що пояснюється високою енергією зв’язку атомів фтору і водню. Фтор входить до складу газів і рідких діелектриків, що мають дуже високу електричну міцність. Він є абсолютно хімічно стійким і негорючим, не змочується водою та іншими рідинами. Матеріал порівняно м’який і схильний до холодотекучості. У певних умовах може перероблюватись як пластмаса, з нього отримують різно-манітні фасонні вироби, листи, гнучкі плівки в якості ізоляції кабельних виробів. Але широкому впровадженню фторопласту перешкоджає його висока ціна і складність технології.

Основні електрофізичні властивості основних полімерів занесено до табл.2.2.

Табл.2.2.

Тип матеріалу	Густина, Мгр/м3	Питомий опір, Ом·м	ε		ЕПР, МВ/м
Поліетилен	0,95	1013-1015	1,5	3-5	15-20
Поліпропілен	0,9	1014	1,5
Полівінілхлорид	1,4	1013	5,0
Фторопласт	2,2	1016	2,0		20-30