Полупроводниковые материалы 5 страница

…А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-…   …А-А-А-А-…   Сетчатые (сшитые) …-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-…   …-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-…   …-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-А-…   Макромолекулы линейного и разветвленного строения связаны в материале слабыми межмолекулярными силами, поэтому такие полимеры эластичны, имеют низкую твердость и нагревостойкость, при нагревании размягчаются и плавятся, растворяются во многих растворителях. В полимерах с пространственной структурой макромолекулы соединены не только межмолекулярными, но и поперечными ковалентными связями. Наличие сильных поперечных связей приводит к уменьшению пластичности, повышению прочности, твердости и нагревостойкости полимеров. Они не растворяются в обычных растворителях, при нагревании не размягчаются, а разлагаются (обугливаются или сгорают). По способу синтеза полимеры разделяют на две группы: полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризационные полимеры получаются в результате реакции последовательного присоединения мономерных звеньев друг к другу (реакция полимеризации), протекающего без образования побочных продуктов:     К полимеризационным полимерам относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат и другие. Макромолекулы этих материалов имеют линейную или разветвленную структуру. Поликонденсационные полимеры получают в результате реакции поликонденсации, особенностью которой является образование побочных низкомолекулярных соединений:   ,   где С - низкомолекулярное соединение (вода, аммиак, углекислый газ и т.д.). К поликонденсационным полимерам относятся фенолформальдегидные, эпоксидные, карбамидные и другие смолы, имеющие пространственную структуру. Полимеры могут быть кристаллическими и аморфными. В отличии от кристаллизации низкомолекулярных веществ, когда весь объем оказывается полностью кристаллическим, в полимере после кристаллизации всегда остаются области с аморфной структурой. Таким образом, кристаллизующиеся полимеры всегда аморфно-кристаллические. Название «кристаллический» применительно к полимеру означает, что содержание кристаллической фазы в нем превышает содержание аморфной фазы. При кристаллизации полимеров появляется большое количество регулярных участков цепи, что определяет регулярность взаимного расположения, как отдельных фрагментов макромолекулы, так и соседних макромолекул. Макромолекулы в кристаллической области имеют относительно плотную упаковку, при этом уменьшается их гибкость и усиливается межмолекулярное взаимодействие, приводящее к повышению плотности, твердости, прочности, химической стойкости и нагревостойкости материала. Аморфные области имеют лишь ближний порядок, то есть наличие отдельных фрагментов макромолекул с упорядоченным расположением элементарных звеньев, а сами молекулы расположены хаотично. В аморфной фазе могут концентрироваться химические реагенты и протекать химические реакции, в том числе и приводящие к разрушению материала. По отношению к нагреванию и действию растворителей полимеры подразделяются на термопластичные и термореактивные. К термопластичным полимерам относятся полимеризационные полимеры аморфного и аморфно-кристаллического строения, имеющие линейные или разветвленные макромолекулы; они эластичны и растворимы в характерных для них растворителях. При нагревании такие полимеры переходят из твердого в вязкотекучее состояние. Этот переход является обратимым и может проходить неоднократно. Структура и свойства при этом могут меняться также обратимо. В вязкотекучем состоянии из термопластичных полимеров изготавливают изделия, например, методами экструкции, литья, штамповки. Термореактивные полимеры имеют сетчатое (пространственное) строение. К ним относятся поликонденсационные полимеры, которые, перейдя один раз в твердое состояние, в дальнейшем, при повышении температуры не переходят в вязкотекучее состояние, а горят или обугливаются, то есть их структура и свойства меняются необратимо. Изделия из неотвержденных термореактивных полимеров можно получить только один раз методом горячего прессования. Макромолекулы полимера в целом, отдельные их фрагменты и элементарные звенья находятся в тепловом движении: чем меньше температура, тем меньше их подвижность. В зависимости от температуры аморфные полимеры могут находится в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Стеклообразное и высокоэластичное относятся к твердому агрегатному состоянию, а вязкотекучее – к жидкому. Температурные области существования этих состояний определяют термомеханическим способом: строят зависимость деформации полимера от температуры – термомеханическую кривую. В определенном интервале температур аморфный полимер находится в стеклообразном состоянии. Средняя температура этого интервала называется температурой стеклования (Тс). Ниже температуры стеклования перемещение макромолекулы практически не происходит, при приложении нагрузки незначительно меняются лишь расстояния между атомами в ней. В стеклообразном состоянии полимер имеет высокую твердость и хрупкость, деформации незначительны даже при больших нагрузках. При температуре выше Тс полимер находится в высокоэластичном состоянии: отдельные участки макромолекулы приобретают подвижность, а сама цепь – способность распрямляться под действием внешней нагрузки. Полимер характеризуется высокой эластичностью, то есть при небольших механических нагрузках возникают значительные обратимые деформации. При повышении температуры выше температуры текучести (Тт) полимер переходит в вязкотекучее состояние. При этом происходит разрыв межмолекулярных связей и движение макромолекул относительно друг друга, приводящее к необратимым деформациям. Под влиянием различных внешних факторов (температура, электрическое поле, излучение, механические воздействия и т.д.) может происходить изменение эксплуатационных свойств полимера – старение. Его причинами являются деструкция и структурирование макромолекул (сшивание). Различают термическое, термоокислительное, фото- и радиационное старение. При деструкции происходит разрыв главной цепи макромолекулы с образованием нескольких новых макромолекул с меньшей молекулярной массой, в результате чего уменьшается прочность, твердость, снижается температура текучести, увеличивается тангенс угла диэлектрических потерь. Процесс структурирования представляет собой образование пространственной сетки из линейных или разветвленных макромолекул. Структурирование приводит к повышению хрупкости и твердости полимера: он крошится, отслаивается, разрушается. Исходным материалом для получения синтетических органических полимеров служат мономеры – продукты переработки нефти, газа, кокса, целлюлозы и другие вещества, подвергаемые в дальнейшем полимеризации или поликонденсации. Методами изготовления изделий из полимеров служат экструзия, компрессионное и литьевое прессование, литье под давлением, пневматическое и вакуумное формование. Отделку и доводку деталей, нарезание резьбы, сверление отверстий и т.д. выполняют механической обработкой резанием. Для получения неразъемных соединений используют сварку и склеивание. К группе линейных полимеров относятся полярные и неполярные полимеры, имеющие высокие диэлектрические свойства, мало зависящие от температуры, влажности и частоты. Последнее позволяет применять их в качестве высокочастотных материалов. Их молекулы имеют линейное строение, термопластичны, устойчивы к действию химических реагентов. В таких пластмассах существует лишь электронная поляризация. Поэтому ε = 2…2,6, а потери только джоулевы, обусловленные электропроводностью tg δ = 0,0002-0,0006 (при Т= 20°С, f= 1МГц), а сопротивление R = 1014- 1016 Ом·м. [3], [4]. Полиэтилен является продуктом полимеризации этилена в присутствии катализаторов. Термопластичный, неполярный аморфно-кристаллический, химически инертный полимер. В зависимости от величины давления при полимеризации производят полиэтилены высокого, среднего и низкого давления. Основные качества полиэтилена: влагостойкость, влагонепроницаемость, стойкость к воздействию концентрированных кислот (HCl, H2SO4) и щелочей, повышенная прочность на разрыв, но низкая нагревостойкость (110…125°С). Для замедления старения полиэтилена его выпускают в стабилизированном виде. светостабилизатором служит газовая сажа, а термостабилизаторами – амины. Поливинилхлорид – продукт полимеризации винилхлорида. Преимущественно амрфный термопластичный полярный полимер с линейным строением макромолекул, химически стоек, прочен, но малопластичен. Полистирол продукт полимеризации стирола. Термопластичный аморфный, неполярный, прозрачный полимер. Он отличается стойкостью к действию кислот (кроме азотной кислоты) и щелочей, имеет высокие диэлектрические характеристики, повышенную радиационную и влагостойкость. Его основные недостатки – низкая нагревостойкость (~80°C) и значительная хрупкость. Политетрафторэтилен (фторлон-4, фторопласт-4) является продуктом полимеризации тетрафторэтилена. Кристаллический неполярный полимер с линейной структурой макромолекул. Наиболее химически стойкий из всех известных полимеров, не горит, разлагается с выделением газообразных продуктов при температуре выше 400 °С, имеет низкий коэффициент трения и очень высокие диэлектрические свойства. Недостатками фторопласта являются его высокая стоимость низкая теплопроводность, хладотекучесть при незначительных нагрузках. Политрифторхлорэтилен (фторопласт-3) из-за не симметричного расположения атомов (хлора) он полярен, поэтому уступает фторопласту-4 в электрических и химических характеристиках, низкочастотный материал, но дешев, из-за простой технологии изготовления. Полиметилметакрилат (органическое стекло) – продукт полимеризации метилметакрилата легок, прозрачен, химически и дугостоек, легко механически обрабатывается, склеивается дихлорэтаном. Полиэтилентерефталат (лавсан) – полярный термопластичный линейный полимер, продукт поликонденсации этиленгликоля и терефталевой кислоты. Его строение. Он механически прочен, нагревостоек (~150°C), применяется для изготовления волокон, пленок, лаков, используемых при производстве эмалевых электроизоляционных покрытий. Лавсановые пленки служат диэлектриком в конденсаторах. Полиамидные смолы (капрон, найлон и др.) – продукты поликондесации диаминов с дикарбоновыми кислотами или поликондесации аминокислот. Строение молекул капрона, а найлона. Капрон и найлон имеют высокую химическую стойкость и стойкость к истиранию, достаточную прочность на разрыв и применяются как конструкционный материал часто в виде синтетических волокон. В таблице 5.1 приведены основные характеристики некоторых высоко- и низкочастотных полимеров без наполнителей, а в таблице 6.2 – их применение. 5.4.2 Эластомеры К эластомерам относятся материалы полимерного происхождения, обладающие эластичностью, т.е. способные к большим (до 1000 % и более) обратимым деформациям. Высокая эластичность объясняется свернутым строением макромолекул, которые при растяжении распрямляются, а при снятии нагрузки вновь сворачиваются. Это материал на основе каучуков. Чистые каучуки обладают хорошими диэлектрическими свойствами, но из-за низкой нагревостойкости (ниже 50°C), самостоятельно в качестве изоляционных материалов не применяются. Недостатки каучуков устраняются в резинах, представляющих собой смесь многих компонентов, один из которых (вулканизатор) обычно представляет собой чистую серу. Смесь, содержащая кроме каучука и серы еще наполнитель, красители, ускорители, стабилизаторы и т.д., нагреваются до температуры вулканизации. В результате нагревания разрываются двойные связи в молекуле каучука, и молекулы образуют пространственную структуру при помощи атомов серы. Изменение в строении приводит к резкому изменению всех электрических и физико-механических свойств. Различают мягкие резины, содержание 1…3% серы, и твердые (эбонит), содержащие 30…35% серы. При содержании серы более 15% материал становится настолько жестким, что поворот полярных радикалов молекул затруднен, поэтому ε и tg δ уменьшаются (рисунок 5.20) [1]. Резиновую изоляцию нельзя накладывать непосредственно на медную жилу провода, так как остающаяся после вулканизации в резине свободная сера взаимодействует с медным проводом с образованием CuS. Необходим разделительный слой (олово, бумага). Непосредственно на медную жилу провода модно накладывать тиурамовую резину, в которой нет свободной серы. Резины с наполнителем в виде сажи имеют плохие диэлектрические свойства и применяются для защиты электрических проводов и кабелей от влаги (шланговые резины). Для изготовления резин используются натуральные (НК) и синтетические (СК) каучуки. НК получают из млечного сока тропических растений. СК являются продуктами полимеризации различных веществ. Наиболее распространен бутадиеновый СК, полученный полимеризацией бутадиена Резины на основе СК обладают лучшими свойствами по сравнению с резинами на основе НК. При нагреве до 200…300°C в присутствии катализатора на основе СК можно получить материал с пространственным расположением молекул и без добавления серы. Такой материал (эскапон) обладает высокими диэлектрическими свойствами и применяется при повышенных частотах, что обусловлено неполярностью его молекул. Кривые ε и tg δ в зависимости от содержания серы показаны на рисунке 5.21   Рисунок 5.21 – Зависимость ε и tg δ вулканизированного каучука от содержания серы . Свойства некоторых эластомеров приведены в таблице 5.3 [1], [5].     Таблица 5.1 - Основные характеристики полимеров (без наполнителей)   Название, марка Плот-ность, г/см3 Рабочая темпе-ратура, °С ТКЛР× ×105, 1/град.   ρ s, Ом   ρ v, Ом·м   ε при f=1МГц   tgδ при f=1МГц   Епр, кВ/мм Полиэтилен высокого давления ПЭВД 0,9- 0,939 от -70 до +100 22 -55 1015 1015 2,3 0,0002-0,0003 45-50 при h=1мм Полиэтилен низкого давления ПЭВН 0,95- 0,96 от -70 до +100 17-20 1014 1015 2,3-2,4 0,0002-0,0004 45-50 Полистирол, ПСМ, ПСМД,   1,05- 1,08 от -40 до +80 6-8 1016 1015 2,4-2,6 0,0003-0,0004 20-23 Фторопласт 4 2,2 от -270 до +300 8-20   1017 1015- - 1018 1,9-2,1 0,0002 При h=4мм Фторопласт 3 2,1- 2,16 от -190 до +130 6-10 1016 1014 2,3-2,8 0,01 15-25 Полиметил метакрилат 1,18- 1,2 от -80 до +70 1014 1013 3,5-4,5 0,02- 0,03 Полихлор- винилПВХС 1,4-1,7 от -60 до +70 5-8 1013 1012 3-5 0,03- 0,08 15-20 Винипласт листовой 1,38 от -60 до +70 5-15 1014 1012- 1016 3,5-5 0,015- 0,025 30-45 Капрон 1,13 от -60 до +70 1014 1013 3,5-5 0,022- 0,025 24-28   Таблица 6.2- Применение полимеров Наименование Область применения Полиэтилен высокого и низкого давления ПЭВД и ПЭНД В качестве электроизоляционного материала (трубы, пленки), конструкционного материала (бесшумные шестерни, трубопроводы для агрессивных жидкостей и газов). Полистирол В качестве электроизоляционного материала для изготовления электротехнических и приборных деталей Фторопласт 4 Для изготовления деталей высокочастотной аппаратуры, анти- коррозионного и антифрикционного назначения Фторопласт 3 Для изготовления оснований, панелей, каркасов катушек, деталей аппаратуры (диафрагмы, прокладки…) Полиметилметакрилат Для изготовления оптических деталей, футляров, в качестве листового материала для герметизации приборов и аппаратов Поливинилхлорид В качестве изоляции монтажных проводов и сетевых кабелей невысокого напряжения Винипласт листовой Как конструкционный материал для деталей при Траб.= 0-60° С Капрон Как конструкционный и антифрикционный материал (подшипники, шестерни, каркасы…) Таблица 5.3 – Свойства некоторых эластомеров   Название материала   Плот-ность г/см3   σр, МН/м2   Теплостой-кость по Мартенсу, °С     ε   ρv, Ом·м   tgδ при 50 Гц   Епр, кВ/мм     Применение Бутадие- новый каучук СКБ - 15-16 3,5 - 0,007 - В виде резино- -технических изделий Бутадиен- стирольный каучук СКС - 20-30 3,0 - 0,001 - В виде резино- -технических изделий Эбонит марок А, Б 1,25 30-50 50-60 3,5 1010- -1012 0,01 15-20 А- для высоко- вольтной элек- троизоляции; Б- для электро- изоляции Эскапон 1,0 45-60 130-150 2,8 1011- -1013 0,0005 30-50 ВЧ электро- изоляции   Все резины, предназначенные для изготовления резиновых технических изделий, подразделяются по электрическим характеристикам (ρv, tg δ, ε, Eпр) на классы. Основные свойства. Ф4 – морозостойкость по эластичному восстановлению после сжатия на 20% не менее 0,20 при температуре от -31 до -40°C; 6 – твердость по твердомеру ИСО (60…70 международных единиц твердости); 22 – минимальный предел прочности при разрыве 220 кгс/см2. Дополнительные свойства. М1 – при испытании в жидкости СКР-3 уменьшение предела прочности и относительного удлинения при разрыве не более, чем на 60% и изменение твердости в пределах ±15 международных единиц; Е2 – величина динамического модуля при знакопеременном изгибе до 20 кгс/см2.   5.4.3 Пластики (композиционные материалы) Пластики – это материалы, основу которых составляют полимеры, находящиеся при изготовлении из них изделий в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации – в стеклообразном или кристаллическом. Основным способом получения пластиков является наполнение полимеров с целью улучшения их эксплуатационных характеристик, придания им специфических свойств или снижения стоимости. Пластики представляют собой композиционные материалы, состоящие из связующего (полимерной фазы или матрицы) и наполнителя. Наполнители дисперсионно распределены в непрерывной полимерной фазе и всегда имеют с ней четко выраженную границу раздела. Содержание наполнителя в пластиках обычно составляет около 50 %, но иногда может превышать содержание матрицы более чем в 3 раза. Наполнитель в пластиках может находиться в газовой или конденсированной (чаще всего в твердой) фазе. По агрегатному состоянию наполнителя пластики делятся на: - пластики с газообразным наполнителем (пено- и поропласты); - пластики с твердым наполнителем. Пластики с порошковым наполнителем, если он равномерно распределен в материале матрицы, характеризуется изотропией свойств. Мелкие частицы наполнителя повышают модуль упругости, твердость и прочность материала, придают ему и другие эксплуатационные свойства (теплоизоляционные или теплопроводящие, электроизоляционные и др.). Волокнистые наполнители позволяют повысить механическую прочность, износо-, нагрево- и химическую стойкость пластиков. Если волокнистый наполнитель расположен хаотично в матрице, то материал изотропен. Пластики с листовым наполнителем изготавливаются на основе только термореактивных связующих. В качестве наполнителей применяют бумагу, ткани, сетки, пленки и другие материалы, имеющие пористую или волокнистую структуру, которые пропитывают раствором или расплавом связующего, после чего прессуют. Пластики, изделия из которых получают методом горячего прессования или литья под давлением обязательно содержат связующее, наполнитель, а иногда еще красители, пластификаторы, стабилизаторы и др. вещества. В качестве связующего применяются искусственные и природные смолы: фенол-, крезол-, анилин-, карбамид-, меламин-формальдегидные, фурфольные, кремнийорганические и др.[7] Феноло-формальдегидная смола может быть термопластичной (новолак) и термоактивной (бакелит). Новолак получают при реакции поликонденсации фенола (C6H6OH) и формальдегида (CH2O) в присутствии HCl, при этом формальдегид берется в меньшем количестве, чем фенол. Бакелит получается при варке равных количеств фенола и формальдегида в присутствии аммиака. Феноло-формальдегидные смолы полярны из-за наличия в них гидроксильной группы OH, поэтому электроизоляционные свойства пластмасс на их основе (фенопластов) невысоки. Анилин-формальдегидные смолы имеют менее выраженные полярные свойства (группа OH заменяется в них группой NH2), и пластмассы на их основе (аминопласты) обладают лучшими диэлектрическими свойствами. Крезол-формальдегидные смолы также менее полярны, чем фенольные. Карбамид- и меламид-формальдегидные смолы обладают высокой стойкостью к электрическим разрядам. Фурфольные смолы отличаются повышенной нагревостойкостью (до 200°C) и механической прочностью. Свойства некоторых композиционных пластмасс приведены в таблицах 5.4 5.5. Таблица5.4– Свойства слоистых пластиков   Наименование Плот-ность г/cм3 Траб, °C   ρv, Ом·м ρs, Ом tg δ при f=1МГц   ε Епр, кВ/мм   Применение Гетинакс электротехни- ческий листовой марки УI 1,3- -1,4 -65 +105 1010 1010-1011 0,06 6,0 20-26 При U до 1 кВ в нормальных условиях, на воздухе Гетинакс фольгированный ГФ-1-135; 2-135 1,3- -1,4 - 108 - 0,085 6,5 20-26 Для печатных плат Текстолит электротехни- ческий листовой марки B4 1,3- -1,45 -60 +105 108 1011 0,07 8,0 6-8 Для работы на воздухе при f = 106 Гц Текстолит конструкционный марки ПТ, ПТК 1,3- -1,4 -60 +105 108-1010 1011 - 8,0 2-5 Для работы на воздухе. Антифрикционен Стеклотекстолит электротехни-ческий СТКМ 1,6- -1,8 -60 +200 1011 - 0,01 7,0 Для электроизо- ляционных деталей, работаю- щих при темпера- туре до 200 °С   Стеклотекстолит электротехни- ческий СТКМ-С 1,65- -1,85 -60 +200 1011 - 0,01 7,0 Стеклотекстолит фольгированный СФ-1-35,СФ-2-35 1,6- -1,8 - 108 - 0,01 - - Для печатных плат   Таблица5.5 – Свойства композиционных пластмасс Марка Группа Основной наполнитель Плотность, г/см3 σизг., МПа Тепло-стойкость, °С ρv, Ом·м Епр, МВ/м Применение Пресс - порошки 03-010-02 Новолачная с повышенными механическими и электрическими показателями органический 1,40 69,0 109 13,0 Общего назначения 09-200-07 Новолачная, но со средними значениями показателей органический 1,40 58,8 109 13,0 Общего назначения Э6-014-30   Высокочастотная с высокими показателями электрической прочности и теплостойкости минеральный 1,85 93,1 1011 18,0 Электроизоляционные VI-301-07   Резольная с электрическими показателями органический 1,45 78,4 107 5,0 Конструкционные, ударопрочные Ж5-010-78   Новолачная с повышенными механическими и электрическими показателями органический, минеральный 1,70 58,8 109 13,0 Жаростойкие детали Пластмассы с волокнитыми наполнителями АГ-4 Марка В Фенол-формальдегидная неорганичес-кий (стекло- волокно, стеклонити 1,7 – 1,9 1010 13,0 Детали конструкцион- ного, электроизоляци-онного назначения при Траб -196 - +200°С К 41-5 Кремнийорганическая минеральный асбест 1,9 63,7 1011 4,0 Детали и изделия при Траб<300 °С и в условиях тропиков КМК 218 Кремнийорганическая минеральный молотый кварц и асбест 1,8 – 2,0 29,4 1011 5,0 Детали с высокой дугостойкостью   5.4.4 Пропиточные материалы, лаки и компаунды Материалы этой группы, как правило, во время технологического процесса изготовления изделия находятся в жидком состоянии и переходят в твердое состояние после его завершения. Применяются для пропитки пористой (волокнистой) изоляции с целью улучшения ее диэлектрических свойств, улучшения свойств охлаждения, защиты устройства от механических воздействий (вибрации, тряски) и предохранения от действия влаги и воздуха. Пропиточные материалы подразделяются на нетвердеющие и твердеющие. Нетвердеющие пропиточные материалы остаются жидкими в течение всего срока эксплуатации. К ним относятся нефтяные масла и синтетические жидкие диэлектрики. Нефтяные масла представляют собой смесь предельных и непредельных углеводородов с неполярными молекулами, поэтому их диэлектрические свойства весьма высоки. Но они увлажняются на воздухе и с течением времени окисляются (стареют), что ухудшает их характеристики. Применяются трансформаторные, конденсаторные и кабельные масла (таблица 6.7). Синтетические жидкие диэлектрики [7] представляют собой жидкости на основе полиорганосилоксановых соединений (ПМС-10, ПМС-20, 132-12Д и др.) или на основе хлорированных углеводородов (совтол-10, гексол). Жидкие полиорганосилоксановые вещества являются полимерными соединениями, содержащими силоксанную группировку атомов, где атомы кремния связаны с органическими радикалами. Такие жидкости по своим диэлектрическим свойствам превосходят нефтяные масла, не окисляются на воздухе, меньше меняют вязкость при изменении температуры. Хлорированные углеводороды получают в результате взаимодействия соответствующих углеводородов с хлором. Их отличительной особенностью является высокая стойкость к воспламенению. Это полярные жидкости, поэтому они легко увлажняются и загрязняются на открытом воздухе, что затрудняет их использование. Твердеющие пропиточные материалы включают в себя различного рода смолы, воскообразные материалы и битумы. Смолы подразделяются на природные (шеллак, канифоль) и синтетические (фенолформальдегидные, алкидные, полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические и др.). Канифоль получают из смолы хвойных деревьев после отгонки скипидара. Она представляет собой хрупкую стекловидную массу с температурой размягчения около 70 °С. Воскообразные материалы (парафины, вазелин, церезин) – это смеси предельных углеводородов (CnH2n+2), неполярные диэлектрики с высокими диэлектрическими свойствами, кристаллическим строением и низкой гигроскопичностью. Парафин и вазелин получают при переработке нефти, а церезин – при переработке и очистке ископаемого вещества (озокерита).   Таблица 5.6 - Свойства масел и синтетических жидкостей       Название Вяз- кость при 20°С× ×10-6, м2/с   Температура ° С   tg δ при f=50Гц   Епр, кВ/мм   ε при 50 Гц Плот- ность при 20°С, г/см3     Примечание вспы-шки засты-вания Нефтяные масла Трансфор- маторное масло ТК -46 0,025 - - 0,9   Для заливки трансформато-ров   Трансфор- маторное масло Т-750 - -55 0,005 - - 0,9 Конденсатор- ное масло из малосернистой нефти 37-45 -45 0,002 20-25 2,1- -2,3 -     Для пропитки диэлектриков в конденсаторах Конденсатор-ное масло из сернистой нефти - -45 - 20-25 2,1- -2,3 0,865 Кабельное масло МН-4 37-40 -45 - - - Для использо- вания в кабелях на 220 кВ Кабельное масло С-220 -30 0,002 - - Для использо- вания в кабелях на 110 кВ Синтетические жидкости ПМС-10 9,2-9,8 -65 3·10-4 2,3 0,98 Теплоносители, демпфирую-щие жидкости ПМС-20 18-22 -60 3·10-5 2,3 0,96 Демпфирую-щая,амортиза-ционная разде- лительная жид- кость Совтол-10     - -7 - - - Электроизоля- ционная с вы- сокой стойкостью к воспламенению Тексол 3,9 - ниже -60 - - -   Битумы – группа аморфных термопластичных слабополярных веществ, представляющих сложные смеси углеводороды и их производных, часто содержащих серу и кислород. Они мало- гигроскопичны, при низких температурах хрупки. Битумы бывают искусственные, получаемые в результате переработки нефти и естественные (асфальты). Асфальтовые битумы содержат меньше масел, отличаются большей твердостью и более высокой температурой размягчения (около 220°C). Их диэлектрические свойства выше (ε=2,5…3, tgδ=0,01, Епр=10…25 МВ/м, ρv=1013…1014 Ом·м). Битумы широко применяют для изготовления лаков и компаундов. Компаунды – это сложные смеси диэлектрических веществ (без растворителя), размягчающиеся до жидкого состояния при применении и затвердевающие в конечном состоянии. Компаунды делят на пропиточные и заливочные. Пропиточные компаунды применяют для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов. Заливочные компаунды предназначаются для заливки различных электрических и радиотехнических устройств. Обычно, в состав компаунда входят смолы, битумы, воскообразные вещества, наполнители (тальк, асбест), отвердители, пластификаторы и другие составляющие. При этом компаунды должны удовлетворять следующим требованиям: - не содержать летучих компонентов; - иметь минимальную усадку при отверждении и низкую вязкость, обеспечивающую хорошее заполнение пор и зазоров, т.е. их пропиточные и заливочные свойства; - после отверждения иметь высокие электроизоляционные и механические свойства (в том числе при повышенных температурах), высокую нагрево- и влагостойкость. Лаки – каллоидные растворы различных пленкообразующих веществ (смол, высыхающих масел, битумов и др.) в летучих растворителях. При сушке растворитель испаряется, а лаковая основа образует твердую лаковую пленку. По назначению лаки делят на три основных вида: пропиточные, покровные и клеящие. Пропиточные лаки предназначены для пропитки изоляции обмоток электрических машин и аппаратов. Они повышают электрическую и механическую прочность изоляции, увеличивают влагостойкость. Покровные лаки предназначены для образования защитного лакового покрытия на пропитанных обмотках, предохраняют изоляцию от механических повреждений, загрязнений, повышают влагостойкость, а некоторые маслостойкость изоляции. Пигментированные покровные лаки называются эмалями. Пигментами обычно являются мелкодисперсные порошки окислов металлов. Они определяют цвет эмали, повышают твердость лаковой пленки. Клеящие лаки применяются для склеивания различных материалов между собой. Они должны обладать хорошей адгезией и длительное время сохранять эластичность лаковой пленки. По режиму сушки лаки делятся на лаки печной сушки (выше 100°C) и лаки воздушной сушки (20…25°C). По химическому составу лаковой основы их можно подразделить на лаки масляные, масляно-битумные, масляно-канифольные, смоляные, кремнийорганические и т.д. Марки и свойства некоторых пропиточных материалов, лаков, компаундов и эмалей приведены в таблице 5.7[7].