Кремнийорганические полимеры и диэлектрики на их основе

Кремнийорганические полимеры по своему строению и свойствам занимают промежуточное положение между органическими полимерами и неорганическими материалами. Они обладают высокой эластичностью, гибкостью, характерной для органических материалов, а также высокой нагревостойкостью, характерной для неорганических материалов. Кремнийорганические полимеры могут быть термопластичными и иметь линейное строение, а также термореактивными с пространственной структурой. Основой этих полимеров является структура:

Где R - органический радикал СН₃ - метил, С₂Н₅ - этил, С₆Н₅ - фенил и.т.д.

Группа атомов:

Называется силоксановой. Поэтому кремнийорганические полимеры называются полиорганосилоксанами. Свойства этих материалов зависят от типа радикала. Полиорганосилоксаны получают реакциями полимеризации и поликонденсации. Они обладают высокой устойчивостью к действию влаги и температуры, химически инертны, стойки к термическому окислению, так как на поверхности образуется слой SiO2, препятствующий дальнейшему окислению. Полиорганосилоксаны обладают высокой светостойкостью, озоностойкостью, морозостойкостью, термоэластичностью (сохраняют эластичность до 180°С в течение 2000 часов, а органические полимеры - до 1 часа). Срок их службы в 10 раз больше, чем органических полимеров.

Кремнийорганические материалы могут быть получены в виде жидкостей, смол, эластичных каучукообразных продуктов. Жидкости прозрачны, химически инертны, не токсичны, применяются для пропитки конденсаторов. Электрические свойства:

ε= 2.4 – 2.5; tgδ=0,005 – 10-3; ρ_v =10¹⁹ Ом_*см; Е_пр=20 .

Кремнийорганические смолы используются для изготовления теплостойких пластмасс, компаундов, лаков, клеев, служат связующим материалом при изготовлении миканитов, стеклотканей, стеклотекстолитов, используются для опрессовки конденсаторов, резисторов, для изготовления панелей, печатных плат, деталей переключателей и.т.д. Усреднённые электрические свойства:

ε= 5 – 10; tgδ=0,003 – 0,4; ρ_v =10¹² – 10¹⁴Ом_*см; Е_пр=3 – 15 .

Зависимости E и tgδ от температуры для полиэтилена показаны на рис.2

Наличие максимума в зависимостях ε и tgδ в области отрицательных температур говорит о наличии в материале релаксационных видов поляризации. Величины и практически не изменяются с ростом частоты до 10⁷ Гц (tgδ слабо падает). Из смол делаются высокотемпературные кремнийорганические лаки, эмали и клеи.

Кремнийорганические каучуки получаются вулканизацией (без серы) кремнийорганических соединений. Выпускаются резины на основе каучука.

Эти материалы обладают высокой теплостойкостью, влагостойкостью, озоностойкостью, хорошо противостоят старению. Растворяются в ароматических углеводородах, маслах, кислотах и щелочах. Применяются для изготовления прокладок, колпачков, шайб, работающих в диапазоне температур -60 — +200°С.

Для повышения механических свойств в резины вводят наполнители: (TiO₂, SiO₂, Al₂O₃, ZnO мел). Резины эластичны до 180°С. Электрические свойства:

ε= 3 – 6; tgδ=0,008 – 0,1; ρ_v =10¹³ – 10¹⁴Ом_*см; Е_пр=15 – 30 .