Полимеры в электронной технике

Полимеры - высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из структурно повторяющихся звеньев – мономеров. Это основные электроизоляционные материалы в электротехнике. Получают химическим синтезом по реакциям полимеризации или поликонденсации. Во втором случае электрические свойства хуже (из-за побочных веществ: вода, спирты).

Полимеризацией получают: полиэтилен, полистирол, ПВХ, полиизобутилен.

Поликонденсацией – фенол- формальдегидные смолы, полиэфирные смолы.

Полимеры подразделяют на линейные (длина цепей значительно больше их диаметра) и пространственные (сетчатое строение).

Линейные полимеры – эластичны, гибки, размягчаются с повышением температуры (термопластичны).

Пространственные – более жестки, плавятся, а иногда обугливаются при высоких температурах (термореактивны). Эпоксидные смолы, сильно вулканизированный каучук (эбонит).

По химическому составу полимеры могут быть органические и элементоорганические (главная цепь не содержит углерода).

Строение макромолекул определяет электрические свойства у неполярных или слабо полярных материалов. Большинство полимеров имеют Т_раб. 100^оС. Более стойки к нагреву полиимиды, кремний органические и фторсодержащие соединения.

1. Полиэтилен – продукт полимеризации этилена: бывает высокого, среднего и низкого давления = 10¹⁴10¹⁵ Ом∙м;  = 2,32,4; Е_пр=40150 мВ/м; Т_пред=105130^оС. Эластичен (удлинение до 400%). Химически стоек. Использование – изоляция, полупроводниковое оборудование и посуда.

2. Полистирол – продукт полимеризации стирола. = 10¹⁴10¹⁶ Ом∙м; = 2,52,6; Е_пр=20110 мВ/м; Т_пред=7590^оС. Использование – изолятор, конденсаторы, вспомогательный материал.

3. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) – (фторопласт - 4), имеет близкие с полистиролом электрические характеристики, но термостоек до 300^оС, не горюч, химически стоек (превосходит Pt), гидрофобен, не размягчается с повышением температуры. При Т=415^оС начинает выделять F. Используется в пленочном виде в качестве материала термостабильных, высокочастотных конденсаторов. Изоляторный и вспомогательный материал.

4. Полихлорвинил (ПХВ). Продукт полимеризации винилхлорида.

 = 10¹¹10¹⁴ Ом∙м;  = 3,06,0; tg=0,010,06; Е_пр =1550 мВ/м. Негибок. Для повышения гибкости добавляют пластификаторы (желательно с высокой Т_кип.). Изоляционный и конструкционный материал. Используется при низких частотах.  сильно зависит от влажности. Химически стоек.

5. Полиэтилентерефталат – лавсан. Получают из этиленгликоля и терефталевой кислоты. Механически прочен. Не термостоек – окисляется. Пленки из лавсана – основа для лент магнитной записи, межслойная изоляция в трансформаторах, дросселях, рассчитанных до Т_раб = 60150^оС. Толщина пленки с максимальной прочностью 6,5 мкм.

6. Полиамидные смолы. Наиболее распространен капрон. Эластичен, механически прочен. Используют для корпусов приборов, кнопок, ручек, клавишей управления и т.п. Стареет под воздействием света, влаги, температуры, термопластичен, т.е. с повышением температуры склонен к деформации, относительно гигроскопичен. На основе полиамидов изготавливаются лаки для эластичных диэлектрических покрытий на металлические провода.