Конспект лекцій (стр. 9 )

Епоксидні смоли — продукт поліконденсації багатоатомних з'єднань, що включають епоксігруппу кільця

Властивості епоксидних смол змінюють у широких межах, використовуючи різні добавки, які діляться на наступні групи:

·  пластифікатори - органічні сполуки — олігомери, що діють як внутрішнє змащення й поліпшуючі еластичність, що й запобігають кристалізацію, відокремлюючи ланцюгу полімеру друг від друга;

·  наповнювачі-у невеликих кількостях уводяться для поліпшення міцності й діелектричних властивостей, підвищення стабільності розмірів, теплостійкості;

·  каталізатори - для прискорення отвердіння;

·  пігменти - для фарбування.

Недоліки реактопластів: порівняно високе значення tg, незастосовність як діелектрики нвч - техніки; неповна відтворюваність технологічних властивостей олігомерів тому що число епоксігруп мінливо, а це позначається на температурі й тривалості затвердіння.

З інших полімерів-реактопластів відзначимо діелектричний матеріал з високою механічною міцністю - капролон, з більшим діапазоном робочих температур (-100° С до +250° С) - поліімиди й композити на їхній основі.

Поліімід — новий клас термостійких полімерів, ароматична природа молекул яких визначає їхню високу міцність аж до температури розкладання, хімічну стійкість, тугоплавкість. Поліімідна плівка працездатна при 473°К (200°С) протягом декількох років, при 573 °К—1000 год, при 673°К - до 6 годин. Короткочасно вона не руйнується навіть у струмені плазмового пальника.

Поліімід є слабополярним середньочастотним матеріалом, оскільки його tg =0,003. Поліімід має підвищене вологовбирання.

Поліімід випускається в різних видах:

1.  Плівка товщиною 8 ... 100 мкм, у тому числі фольгована, призначена для гнучких друкованих плат, шлейфів і підкладок тонкоплівочних ГІС.

2.  Лак ПАК, стійкий після висихання при 470 ... 520°К, обмежено при 573°К, короткочасно при 670°К.

3.  Прес-матеріал для одержання виробів гарячим пресуванням при 590°К и тиску 100 Мпа.

4.  Пінопласт (пінополіімід) із щільністю 0,8...2,5 г/см5, що застосовується в якості тепло - і електроізоляційного матеріалу для температур 90 ... 520°К

5.  Склопластик на основі полііміду, стійкий до 670°К, і вуглепластик, що не втрачає механічної міцності при 550°К.

6.  Ізоляційна стрічка, стійка при температурі до 500°К.

3.4.4. Папір і картон

Папери й картони – це листові або рулонні матеріали коротковолокнистої будови, що полягають в основному з деревної целюлози. Важливою перевагою цих матеріалів є те, що вони проводяться з поновлюваного сировини, а саме з деревної маси.

Для видалення домішок, що втримуються в деревині, целюлозу обробляють хімічними реагентами. Для писального паперу деревину обробляють сірчистою кислотою H2SO3, а для готування паперів для електричної ізоляції, пакувальних паперів використовують лужну обробку. Лужна целюлоза не відбілюється, зберігає жовтуватий колір, обумовлений барвниками деревини.

Лужна целюлоза дорожче сульфітної, однак у ній вихідна целюлоза зберігає більшу молекулярну масу й довжину молекул, лужний папір має більш високу механічну міцність, і більш стійка до теплового старіння. Міцність паперу сильно залежить від вологості й перезволожений, так само як і пересушений папір, мають знижену механічну міцність.

Чим вище щільність паперу, тем вище як механічна, так і електрична міцність паперу. Самі тонкі й міцні папери використовуються для виготовлення конденсаторів. Досить відзначити, що щільність конденсаторних паперів досягає 1.6 т/м3, тобто більш, ніж в 1.5 рази перевищує щільність води. При цьому електрична міцність паперу товщиною 10 мкм, просоченої трансформаторним маслом, становить до 10 КВ/мм.

Кабельний папір позначається символами ДО - кабельна, М - багатошарова, В – високовольтна, В – ущільнена й цифрами від 015 до 240, що позначає товщину паперу в мікрометрах.

Паперу марок ДО и КМ застосовуються в силових кабелях до 35кВ, КВ і КВУ 35 кВ і вище, КВМ і КВМУ – 110 кВ і вище.

У паперовій ізоляції силового кабелю слабкими місцями – вогнищами розвитку пробою є зазори між окремими стрічками паперу.

Просочувальний папір уживається для виготовлення листового гетинаксу.

Конденсаторний папір – у просоченому виді вона утворює діелектрик паперових конденсаторів. Тому що папір у конденсаторах працює в просоченому стані, то із практичної точки зору важливі формули, що дозволяють визначати електроізоляційні властивості просоченого паперу виходячи із властивостей паперу й просочувального состава. Приведемо формулу Ренне, що визначає діелектричну проникність просоченого паперу:

де ε1 – діелектрична проникність просочувальної маси; ε2 = 6,6 - діелектрична проникність целюлози; x = 1-ρ1/ ρ2 – об'ємний зміст пор у непросоченому папері, ρ1 – щільність сухого непросоченого паперу, ρ2 = 1,55 Т/М3, y – об'ємна усадка просочувальної маси при її застиганні або затвердінні. Наприклад, для випадку просочення рідким діелектриком, що повністю витісняють повітря з пор паперу, одержуємо ε = 0

Картон відрізняється від паперу більшою товщиною. Виділяють два типи картонів: повітряні (більш щільні) і масляні (більш пухкі) призначені для роботи в маслонаповнених агрегатах.

Електротехнічний картон використовується в якості діелектричних дистанціюючих прокладок, шайб, розпірок, у якості ізоляції магнітопроводів, пазової ізоляції обертових машин і т. п. Картон, як правило, використовується після просочення трансформаторним маслом. Електрична міцність просоченого картону досягає 40-50 кВ/мм. Оскільки вона вище міцності трансформаторного масла, для збільшення електричної міцності трансформаторів найчастіше влаштовують у середовищі масла спеціальні бар'єри з картону. Маслобарєрна ізоляція звичайно має міцність Е=30-40 кВ/мм. Недоліком картону є гігроскопічність, у результаті влучення вологи зменшується механічна міцність і, різко зменшується електрична міцність (в 4 і більш раз)

3.4.5. Шаруваті пластики

Широке застосування в якості конструкційних і електроізоляційних матеріалів мають шаруваті пластики — композиції, що полягають із волокнистого листового наповнювача — паперу, тканини, склотканини, просочених і склеєних між собою різними полімерними сполучними. Шаруваті пластики відрізняються від інших матеріалів тим, що застосовуваний наповнювач розташовується паралельними шарами. Така структура забезпечує високі механічні характеристики, а використання полімерних сполучних-достатній високий питомий електричний опір, електричну міцність і мале значення tgδ.

Залежно від матеріалу сполучного й наповнювача розрізняють кілька типів шаруватих пластиків: гетинакс, текстоліт, склотекстоліт.

Найбільш дешевий матеріалу діелектричних підставок - гетинакс — має високі діелектричні властивості, знаходить широке застосування в побутовій радіоапаратурі. Гетинакс виходить шляхом гарячої пресовки паперу, просоченої бакелітом. Випускається гетинакс на основі ацетильованого паперу підвищеною вологостійкістю, що володіє, і здатної замінити склотекстоліти. Його недоліком традиційно вважається підвищене вологовбирання (1,5...2,5%) через шари паперу або з відкритих їхніх торцевих зрізів, а також крізь полімерне сполучне.

Аркушевий гетинакс застосовується у вигляді щитів, панелей, ізоляційних перегородок у пристроях низької напруги. Існує спеціальна марка гетинаксу, призначена для роботи в маслозаповненої апаратурі високої напруги. Електрична міцність гетинаксу становить приблизно 20-40 кВ/мм. Шарувата структура гетинаксу приводить до помітної анізотропії властивостей матеріалу. Електрична міцність уздовж шарів наповнювача в 5-8 раз нижче, чим уздовж шарів.

Табл.3. Склад шаруватих пластиків

Найменування шаруватого пластику	Наповнювач	Сполучне
Гетинакс	Просочувальний папір товщиною 0,1 мм	Фенолформальдегідна смола (ФФС)
Текстоліт	Бавовняна й синтетична тканини (саржа, бязь, шифон, бельтинг, лавсан)	ФФС
Склотекстоліт	Склотканини з беслужного алюмоборосілікатного скла	Сполучена, епоксидна й ФФС - сполучена епоксикремнійорганична смола

Текстоліт має більш високу міцність при стиску й ударною в'язкістю й тому використовується також у якості конструкційного матеріалу, і його випускають не тільки у вигляді аркушів, але й плит товщиною до 50 мм.

Склотекстоліти завдяки коштовним властивостям наповнювача мають найбільш високу механічну міцність, теплостійкість і мінімальним вологовбиранням. Вони мають кращу стабільність розмірів, а електричні властивості залишаються високими й у вологім середовищі. Внаслідок незвичайної твердості поверхні склотекстоліти зносостійкі.

Випускається кілька десятків марок склотекстолітів, призначених для різних цілей, у тому числі підвищеної нагрівостійкості, тропікостійкості, гальваностійкості, вогнестійкості, з металевою сіткою. Звичайні марки фольгованого склотекстоліту облицьовані мідною фольгою товщиною 35...50 мкм, для напіваддитивної технології випускається теплостійка модифікація з фольгою товщиною 5 мкм. Для тієї ж технології можна застосовувати листовий нефольгований склотекстоліт з адгезіийним шаром, що володіють необмеженою життєстійкістю.

Для виготовлення ПП по адитивній технології потрібні діелектрики з металевими включеннями, що утворюють центри кристалізації при хімічному обмідненні. Для цієї мети випускається шаруватий пластик-діелектрик, що містить мілкодисперсні частки металів - Ag або V.

Якість друкованих плат характеризується наступними властивостями.