Вся РоссияКомпании
здесь будут опции для поиска

Изоляция из политетрафторэтилена


Политетрафторэтилен - полимер полностью фторированного этилена - тетрафторэтилена, получаемого пиролизом хлордифторметана. Газообразный мономер полимеризуют под давлением до 700 н/см 2 в водной среде при температуре 55-240° С. Реакция в высокой степени экзотермична. В качестве инициаторов реакции применяют перекисные соединения и бис-азосоединения. Полимер полимеризуется как суспензионным, так и эмульсионным способами. По внешнему виду это белые тонкодисперсные порошки, в спрессованном состоянии после термообработки - белая или сероватая эластичная и в тонких слоях просвечивающаяся пластмасса.

Политетрафторэтилен в СССР выпускается под названием фторлон-4 (фторопласт-4), а его сополимеры- 4Д, 4М, 4ОШ и др. В США и ряде других стран политетрафторэтилен выпускается под торговой маркой тефлон. Политетрафторэтилен выпускается в виде гранул, тонкодисперсного порошка или водной суспензии. В зависимости от характера полимеризации получают продукт - с различными размерами частиц и различной относительной - молекулярной массой. При нормальной температуре политетрафторэтилен содержит до 90% кристаллической фазы, способной к ориентации, а остальная часть - аморфная фаза с неупорядоченным размещением молекул. Степень кристалличности полимера зависит от относительной молекулярной массы. Чем она больше, тем больше вязкость расплава.

Политетрафторэтилен обладает высокими механическими свойствами в широком диапазоне температур. Однако при больших сжимающих нагрузках наблюдается деформация полимера, связанная с рекристаллизацией его молекул. Такая деформация проявляется только в течение первых часов после приложения нагрузки, затем наступает состояние равновесия и изоляция из политетрафторэтилена сохраняет стабильность формы. Вытяжка образцов политетрафторэтилена сопровождается ориентацией молекул в направлении растяжения. Это свойство используется при изготовлении пленок. Политетрафторэтилен не обладает хрупкостью при низких температурах. Интервал рабочих температур находится

В диапазоне от -90 до +250° С. При изменениях температуры политетрафторэтилен имеет два необратимых фазовых перехода: при 19°С происходит увеличение объема полимера до 1%, а при Э27°С происходит переход из кристаллического состояния в аморфное; при этом увеличение объема достигает 25-32%. Увеличение давления на 700 н/см 2 вызывает повышение температуры перехода на 9° С. Политетрафторэтилен разлагается при температурах выше 400° С. Продукты деструкции состоят почти полностью из мономера.

Высокая инертность политетрафторэтилена проявляется в его исключительной химической стойкости. В пределах рабочих температур на него действуют только расплавленные натрий и калий, а также некоторые фтористые соединения. К остальным химическим веществам, а также к ультрафиолетовым лучам политетрафторэтилен исключительно стоек.

Наряду с политетрафторэтиленом выпускаются политрифтормонохлорэтилен - фторлон-3 (фторопласт-3). (В США этот полимер выпускается под маркой KeL-F.) Кристаллы этого полимера плавятся при температуре 208° С. Фторлон-3 имеет меньшую нагревостойкость и более низкие электроизоляционные свойства по сравнению с фторлоном-4. Электроизоляционные свойства, политетрафторэтилена благодаря симметрии молекулы исключительно высоки и остаются постоянными в широком диапазоне температур и частот. Основные физико-механические свойства фторлонов-3 и 4 и сополимеров приведены в табл. 8-2

Таблица 8-3

Основные физико-механические свойства фторлонов

Наименование характеристики

Типы фторлонов

         

Плотность, г/см г .........................................

Температура разложения, ° С...................

Температура плавления, ° С ...................

Максимальная рабочая температура, °С .

Минимальная рабочая температура, °С.................................................................

Удельная теплоемкость, дж/(кг-град)…. Коэффициент теплопроводности, вт/(м-град) Предел прочности при разрыве, н/см 2 :

термообработанного...........................

закаленного ........................................

Относительное удлинение образцов, %:

термообработанных ..........................

закаленных.........................................

Твердость по Бринеллю, н/см 2 ..................

Твердость по Джонсу, н/см 2 ......................

Водопоглощение за 24 ч и 30 суток, % ..

Электрическая прочность (при толщине 2 мм), кв/мм.................................................

tg δ οри частоте 50-10 10 гц ......................

ρ V , ом∙см….................................................

ρ 8 , ом............................................................

2,1-2,3

>415

327

270

-269

1047

0,25

 

 

1400-2000

--

250-500

--

30-40

--

0-0

25-27

1,9-2,2

(2-3)∙10- 4

10 17 -10 20 10 17

2,18-2,2 400

327

250-260 -90

1047

0,25

 

 

1400-2500 1600-2500

250-500

--

30-40

--

0-0

20

1,9-2,2

(2-2,5)∙10- 4 10 17 -10 20

10 17

2,15-2,16

350

280-290

200

-90

1047

0,25

 

 

1600-2500

--

250-400

--

750

--

0-0

25-30

2,0-2,2

(6-8)-10- 4

10 17

10 14

1,65-1,70

325

265-275

150-160

- 100

1047

0,25

 

 

3000-3500

--

100-300

--

800

--

0-0

20

2,5-2,6

(6-8)∙10- 4

10 16 -10" 10 14

2,1-2,16

>315

208-210

130

-195

921

0,10

 

 

3500-4000 3000-9500

20-40

100-200

10-13

--

0-0

130

2,5-3,0

--

10 18

10 17

Диэлектрическая проницаемость фторлона-4 меньше, чем у всех известных электроизоляционных материалов, и не зависит от частоты и температуры; величина tg δ εго также неизменна при различных температурах в широком диапазоне частот; ρ V фторлона-4 составляет 10 19 - 10 20 ом∙см, a ρ s = 10 16 - 10 17 ом. Кратковременная электрическая прочность фторлона-4 колеблется в широких пределах и зависит от толщины испытуемого образца. При толщине образца 2-3 мм эта величина изменяется от 13 до 19,5 кв/мм, а при толщине образца 0,1 мм-'от 36 до 80 кв/мм. При увеличении числа пленок электрическая прочность возрастает (рис. 8-2). Электрическая прочность, определенная при испытании на постоянном токе, выше, чем на переменном токе. Зависимость электрической прочности пленочной изоляции из фторлона-4 от времени пребывания под напряжением переменного тока при комнатной температуре приведена на рис. 8-3. Надежная эксплуатация ленточной изоляции из фторлона-4 в течение 100 ч возможна при средней напряженности электрического поля не более 2 кв/мм.

Рис. 8-2. Зависимость мгновенной электрической прочности пленок фторопласта-4 от температуры.

1 - одна пленка; 2 - две пленки; 3 - три и более пленок

Рис. 8-3. Зависимость электрической прочности пленочной изоляции из фторопласта-4 от времени пребывания ее под напряжением.

Изоляция из фторлона может быть наложена на провод или жилу кабеля в виде сплошного монолитного слоя, получаемого вьшрессовыванием на червячных или плунжерных прессах, или в виде спиральной обмотки лентами и нитью. Изоляция лентами уступает изоляции монолитным слоем как по производительности процесса, так и по качеству. Обмотка лентами нуждается в специальной термообработке, ухудшающей электрические характеристики изоляции. Провода с выпрессованной изоляцией, как правило, изготовляются без защитных покровов. Провода с ленточной (из фторлона-4) изоляцией снабжаются защитными покровами из стекловолокна, покрытого кремнийорганическими лаками. Толщина изоляции проводов на напряжение до 600 в принимается равной 0,25 мм, а напряжением до 1000 в 0,40 мм. Провода с таким видом изоляции используются для внутри приборного и межприборного монтажа для условий эксплуатации от -65 до +250° С. Помимо монтажных проводов, с изоляцией из фторлона изготовляются высоковольтные провода для системы зажигания авиационных двигателей, радиочастотные кабели, кабели для геофизических работ и др.

Водные суспензии политетрафторэтилена получают с использованием перекисного катализатора на базе двухосновных кислот, которые состоят из отрицательно заряженных гидрофобных частиц, взвешенных в воде.

Размеры частиц полимера составляют 0,05-0,5 мкм. Концентрация суспензий около 70%. Для стабилизации суспензии и придания ей способности смачивания поверхности проводов она содержит 9-12% поверхностно-активных веществ. При температурах выше 327° С происходит сплавление частиц в плотную и прочную пленку. Наибольшая толщина покрытия из политетрафторэтилена, при которой в процессе сушки не образуется трещин, составляет 37,5 мкм. Поэтому для получения требуемой толщины изоляции производится многослойное нанесение суспензии с термообработкой каждого слоя. Для увеличения критической толщины слоя используют содисперсию политетрафторэтилена с полиизобутиленом, бутилакрилатом, полиметилметакрилатом и кремнийорганической смолой. Суспензии из политетрафторэтилена получили применение для изоляции обмоточных проводов, пропитки стекловолокнистых лент и оплетки проводов. В США суспензии тефлона-100Х применяются для изоляции обмоточных проводов диаметром от 0,02 до 1,41 мм, предназначенных для работы при температурах до 200°.С в условиях повышенной влажности, .в активных средах и вакууме.


к содержанию