76

Лабораторная работа №8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Цель работы:

1. Изучить особенности механических свойств полимерных электроизоляционных материалов, связанные с их структурой.

2. Ознакомиться с методами определения важнейших прочностных и деформационных свойств пластмасс .

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Общие определения

К твердым электроизоляционным материалам относятся органические, элементорганические и неорганические диэлектрики - бумага, картон, слоистые и пропитанные волокнистые материалы, намотанные изделия, все виды керамики, стекла, слюды, древесина и др. Наиболее многочисленной группой диэлектриков являются полимеры и материалы на их основе. Высокие электроизолирующие свойства делают их весьма перспективными в энергосетевом строительстве, в устройствах контактной сети и в линиях электропередачи. В таблице… приведены общие сведения и применение некоторых полимерных диэлектриков.

Все синтетические полимеры делятся на полимеризационныеиполиконденсационные.Полимеризационныеобразуются в результате взаимодействия низкомолекулярных веществ (мономеров) без выделения каких-либо побочных продуктов. К этой группе полимеров можно отнести полиэтилен (высокого, среднего и низкого давления), полипропилен, поливинилхлорид и др.Поликонденсационные полимеры также получаются из низкомолекулярных органических веществ, но процесс их образования сопровождается выделением побочных продуктов, в частности воды. Представителями этого класса синтетических полимеров являются фенолформальдегиды, полиэфиры , полиэпоксидыи др.

В зависимости от поведения при повышенных температурах все синтетические полимеры подразделяются на термопластичныеитермореактивные.

Термопластичные полимеры (термопласты) при нагревании размягчаются, а при охлаждении переходят в твердое состояние без существенного изменения первоначальных свойств.

Термореактивные полимеры (реактопласты) при нагревании отверждаются, т.е. превращаются в твердые, неплавкие и нерастворимые материалы. Этот процесс может протекать и при нормальной температуре при взаимодействии термореактивных смол с отвердителями.

Пластическимимассами(пластмассами) называют такие материалы, которые содержат в качестве основного компонента синтетический полимер. В одних случаях пластмассы состоят в основном из полимера с добавкой небольшого количества вспомогательных веществ (красителя, смазки, стабилизатора), в других – содержат наполнители и пластификаторы. Используя различные наполнители, можно получить армированные и наполненные пластики с повышенной прочностью, жесткостью, износостойкостью, улучшенными антикавитационными, антифрикционными и диэлектрическими свойствами.

Особые свойства полимеров обусловлены спецификой их химического строения. Главной особенностью строения полимеров является наличие цепных молекул,в которых последовательно связано большое число атомов. Для таких соединений характерны два типа связейхимическиеифизические (межмолекулярные), резко различающихся по величине энергии и длине.

Молекулы полимеров могут содержать звеньяодинакового и различного химического состава. Первые относят кгомополимерам,вторые ксополимерам.

В зависимости от формы макромолекул полимеры делят на линейные,разветвленныеисетчатые (пространственные).

Линейныемакромолекулы представляют собой длинные зигзагообразные или закрученные в спираль цепи. Гибкие макромолекулы с высокой прочностью вдоль цепи и слабыми межмолекулярными связями обеспечивают эластичность материалу, способность размягчаться при нагревании, а при охлаждении вновь затвердевать. На физико-механические и химические свойства линейного полимера влияет плотность упаковки молекул в единице объема. При плотной упаковке возникает более сильное межмолекулярное притяжение, что приводит к повышению плотности, прочности, температуры размягчения и уменьшению растворимости.

Разветвленныемакромолекулы полимера, являясь также линейными, отличаются наличием боковых ответвлений, которые препятствуют сближению макромолекул. В результате снижения межмолекулярного взаимодействия уменьшается прочность материала, повышается плавкость и растворимость.

Сетчатыеполимеры образуются при соединении(«сшивке»)макромолекул между собой в поперечном направлении прочными химическими связями.Редкосетчатые полимеры теряют способность растворяться и плавиться. Они обладают упругостью (резины).Густосетчатыеполимеры отличаются твердостью, повышенной теплостойкостью, нерастворимостью. Пространственные полимеры лежат в основе конструкционных материалов.

Свойства полимеров зависят не только от их химического состава и строения, но и от взаимного расположения макромолекул, то есть от надмолекулярной структуры. Макромолекулы способны свертываться в клубки – глобулы. Известны также пластинчатые, фибриллярные, сферические и другие структуры.

В зависимости от степени упорядоченности расположения макромолекул в пространстве различают аморфное икристаллическоесостояние полимеров. Наличие дальнего порядка, характеризующего кристаллическое состояние, также значительно отражается на свойствах полимера.