1tom110

5. MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE 222

Poliizobutylen PIB

Poliizobutylen otrzymuje się przez polimeryzację izobutylenu (syntetycznego lub otrzymywanego z ropy naftowej). W zależności od czasu trwania reakcji powstają produkty o różnej masie cząsteczkowej M — o konsystencji począwszy od cieczy do ciała stałego o dużej elastyczności (M =$ 80000). Rozpuszczalność, elastyczność i odporność na niskie temperatury poliizobutylenu są lepsze niż polietylenu i polipropylenu. Polimer zachowuje elastyczność w temperaturze do — 70’C. Jest odporny na działanie środowisk utleniających. W temperaturze pokojowej wytrzymuje długotrwałe działanie kwasu azotowego, ozonu i tlenu. Nie ulega destrukcji w powietrzu o temperaturze do 12(PC. Kopolimeryzacja poliizobutylenu z izoprenem prowadzi do otrzymania kauczuku butylowego.

Polistyren PS

Styren otrzymuje się w wyniku reakcji benzenu i etylenu. Łatwo dostępne surowce oraz wysoki stopień technologicznego opanowania przytoczonej syntezy sprawiają, że styren jest jednym z najtańszych monomerów. Proces polimeryzacji odbywa się zazwyczaj w obecności nadtlenków i innych dodatków reaktywnych. Otrzymany produkt — polistyren PS jest ataktyczny i nie wykazuje rozgałęzień łańcucha. Temperatura zeszklenia polistyrenu wynosi 80 — 90 C. Powyżej tego zakresu temperatury polimer przechodzi w stan lepkoelastyczny i wykazuje dużą odporność cieplną; można go więc przetwarzać w szerokich granicach temperatur. W temperaturze 150^CC staje się plastyczną masą, a w temperaturze 250°C — cieczą. Ulega depolimeryzacji dopiero w temperaturze ok. 300°C. Polistyren jest odporny na działanie wielu czynników chemicznych. Jako polimer słabopolarny wykazuje bardzo dobre właściwości dielektryczne. Jego budowa strukturalna (charakter wiązań elementów łańcucha) ma decydujący wpływ na właściwości mechaniczne. W makrocząsteczce polimeru występują pierścienie benzenowe. Zbudowany z nich łańcuch jest sztywny na skutek działania dużych sił między cząsteczkowych. Nieregularny rozkład pierścieni benzenowych uniemożliwia tworzenie form krystalicznych. W konsekwencji więc właściwości mechaniczne polistyrenu nie są zbyt dobre. Duża twardość i kruchość jest powodem małej udarności oraz małej odporności na korozję naprężeniową. Wydatną poprawę właściwości mechanicznych uzyskuje się przez kopoli-mcryzację z innymi monomerami. Poprawie właściwości mechanicznych kopolimeru towarzyszy zazwyczaj pogorszenie właściwości dielektrycznych. Termopolimery styrenu z akrylonitrylem i butadienem, np. terpolimer ABS, osiągają udamość ok. 140-10* N-rn/in², rezystywność (w 20^CC) ok. 10¹⁶ D cm, tg<5 (przy 60 Hz i 20°C) wartości 0,004 — 0,007. Tworzywo produkcji krajowej — Styropol K wykazuje udamość 35-10" N • m/m², rezystywność (w 20' C) ok. 7 ■ 10¹ O cm i tgd (przy 60 Hz i 20^:C) ok. 0,003.

Plastyfikowany polichlorek winylu (Polwinit, PCW, PVC)

Do celów elektrotechniki stosuje się polichlorek winylu polimeryzowany w zawiesinie, tzw. suspensyjny, ponieważ polimeryzowany w emulsji zawiera resztki elektrolitów pogarszających właściwości dielektryczne materiału. Plastyfikowany polichlorek winylu zawierający zmiękczacze I i II rzędowe, tzw. ekstendery, stabilizatory 1 —3% i wypełniacze (ok. 10%) jest podstawowym termoplastem stosowanym na izolacje, opony i powłoki przewodów elektrycznych. Do tych celów stosuje się polwinit o liczbie K = 65-^80. Im wyższa jest wartość K, tym lepsze są właściwości fizyczne wyrobu, lecz tym trudniejsze przetwórstwo ze względu na znaczną lepkość plastycznego materiału i związaną z tym konieczność poddawania go działaniu większych naprężeń. Temperatura pracy polwinitu waha się od 60 do 90^CC. Polwinity cieploodporne wymagają zastosowania specjalnych, polimerycznych plastyfikatorów. Odporność polwinitu na niskie temperatury zależy również od jakości zastosowanego plastyfikatora, a także od metody badania. Najczęściej jednak jako dolną granicę giętkości podczas eksploatacji przyjmuje się — 25°C. Zaletą polwinitów kablowych jest łatwość przetwórstwa na wytłaczarkach ślimakowych. Przewody nie wymagają cynowania drutów miedzianych, warstwa izolacji lub opony ma dobre właściwości mechaniczne, jest w znacznym stopniu odporna na działanie tlenu i paliw_: Mieszanki polwinitowe ze specjalnymi dodatkami są niepalne, lecz na skutek zawartości chloru w cząsteczce, podczas spalania silnie dymią oraz wydzielają chlorowodór, który działa silnie korodująco. Ostatnio pojawiły się nowe mieszanki polwinitowe wydzielające chlor w ograniczonym stopniu.

polwinitu używa się do wykonania izolacji i powłok przewodów, stosowanych nie tylko do układania na stałe wewnątrz budynków, pojazdów, okrętów i pojazdów szynowych, ale także do przewodów giętkich instalowanych w urządzeniach przenośnych j ruchomych. Ponadto polwinit znajduje również zastosowanie jako materiał na osłony ochronne.

Podstawowe właściwości polwinitów kablowych zestawiono w tabl. 5.23, ograniczając się do podania właściwości kilku — najczęściej stosowanych w przemyśle — gatunków polwinitów izolacyjnych i oponowych.

Tablica 5.23. Niektóre właściwości podstawowych typów polwinitów kablowych, wg PN-73/E-29200

Wymagania	Jednostka	Typ polwinitu
		S12	S13	SIC	SICO	so	SOK	soc	SOM
Chłonność wody zimnej, najwyżej	mg/dm^2	10	10	15	15	15	25	20	10
Odporność na niskie temperatury	=c	-25	-30	-25	-25	o 1	-30	-30	-50
Wytrzymałość na rozciąganie, co najmniej	daN/cm^2	170	160	180	180	140	160	150	140
Wydłużenie przy zerwaniu co najwyżej	%	200	220	250	220	230	240	230	300
Zmiana wydłużenia przy zerwaniu po starzeniu cieplnym S0-'C 168 h 136^:C 168 h	%	20	20	10	10	20	20	20‘>	20
Odporność na rozprzestrzenianie płomienia, najwyżej	s	_	_	_	30	_	_
Rezystancja, co najmniej w 2Ó°C w 70“C	0-cm	1 • to^1* 1-10“	o o	o o	4 -« O o	-	-	-	-
Przcnikalność elektryczna, najwyżej	_	5	5	5	5	_	_	_
Współczynnik strat dielektrycznych najwyżej	_	0,1	0,1	0,1	0,1
Wytrzymałość elektryczna, co najmniej	kV/mm	25	25	20	20	_	_	_	_
Zmiana wydłużenia przy zerwaniu po działaniu oleju maszynowego w ciągu 18 h temp. 120*0, najwyżej	%						30
^11 W temperaturze 120^SC w^r ciągu 240 h.

Policzterofluoroetylen

Zwarta budowa atomu fluoru (bardzo mały promień) i duża energia wiązania C—F i-20 kJ) są przyczyną wysokiej temperatury topnienia polimeru (327°C). W konsekwencji zachowanie się polimeru przy ogrzewaniu i chłodzeniu podczas przetwarzania odbiega od zachowania się typowych polimerów termoplastycznych. Podczas ogrzewania do temperatury’ topnienia policzterofluoroetylen nie wykazuje zwiększenia plastyczności. Dalsze Podwyższanie temperatury do 360—380^CC powoduje mięknienie, co umożliwia formowanie i sklejanie. Powyżej temperatury 380'C polimer ulega destrukcji z wydzielaniem gazów toksycznych. Ponieważ temperatura formowania jest wyższa niż temperatura