ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАСТМАСС НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДОВ

Электрические свойства

Электрические показатели полиамидов, хотя и ниже показателей некоторых других термопластов, в особенности полиолефинов и полистирола, являются тем не менее вполне удовлетворительными при ис­пользовании деталей в условиях воздействия низких частот. Почти все электрические свойства полиамидов сильно зависят от содержания влаги в полимере, и на возможность использования того или иного полиамида в конкретных ситуациях значительное влияние оказы­вает его способность сорбировать влагу. Другими факторами, влияющими на электрические свойства полиамидов, являются температура, частота электри­ческих колебаний, степень кристалличности, соотно­шение СН2 : CONH и толщина изделия. Роль этих факторов иллюстрирует табл. 3.14.

Таблица 3.14. Влияние различных факторов на электрические свойства полиамидов

Удельное электрическое сопротивление

При комнатной температуре в условиях полного отсутствия влаги удельное объемное электрическое сопротивление полиамидов находится в интервале 1014—1015 Ом-см. Удельное сопротивление умень­шается с увеличением содержания влаги в полиамиде. Например, удельное сопротивление влагонасыщенных ПА 6 и 11 соответственно равно 108 — 109 и 1012 Ом-см. Это различие в большей степени обуслов­лено разным равновесным содержанием влаги в этих полимерах: для 10% в ПА 6 и 1% в ПА 11.

Удельное объемное сопротивление полиамидов сильно зависит от температуры. Например, для высу­шенного ПА 66 эта величина уменьшается на порядок при повышении температуры на каждые 15 °С. Этот эффект выражен несколько слабее для увлажненного ПА 66.

Поверхностное сопротивление полиамидов очень сильно зависит от влажности и даже кратковременное пребывание сухого полиамида в атмосфере с нормаль­ной влажностью приводит к значительному уменыне-

Нию этого сопротивления. Ввиду того что большин­ство полиамидов содержит больше влаги, чем другие термопласты, они характеризуются пониженным удельным сопротивлением. Это в некоторой степени препятствует накоплению статических зарядов на по­верхности изделия. Данные, приведенные в табл. 3.15 [55], характеризуют влияние природы полиамида и содержания в нем влаги на удельное объемное сопро­тивление.

Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери

Подобно удельному электрическому сопротивле­нию, диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь tg б полиамидов в значитель­ной степени зависят от влажности полимера, и все эти величины возрастают с увеличением содержания влаги. Это влияние, как видно из рис. 3.43 [56], зна­чительно меньше для ПА 11, 12 и 610, чем для ПА 66 , или 6.

Диэлектрические потери обычно растут с увеличе­нием температуры. Кристаллические материалы ха­рактеризуются более высокими диэлектрическими по­терями по сравнению с аморфными. Для некоторых полиамидов, таких как ПА 6 и 66, температурная за­висимость диэлектрических потерь имеет максимум. В случае ПА 6 максимум находится между 60 и 100°С и соответствует перегибу температурной зависимости механического модуля сдвига. Отмеченное явление объясняется структурными изменениями полимера и указывает на начало области размягчения. Соответ­ствующие экспериментальные данные приведены на рис. 3.44 [57].

Электрическая прочность

Электрическая прочность полиамидов, подобно удельному сопротивлению, но в меньшей степени, уменьшается с увеличением содержания влаги и тем­пературы. Это изменение менее заметно для полиами­дов с высоким соотношением СН2 : CONH. Подобно другим полимерным изоляционным материалам, элек­трическая прочность полиамидов (определяется по

О 30 60 90 120 Температура,°С

/ — высушенный (<0,2% Н»0); 2-а равновесии с воздулом 50%-ной влаж­ности; 3 — влагонасыщенный (8,5% Н20).

ASTM D 149) увеличивается с уменьшением толщины испытуемого образца. Это явление иллюстрируется рис. 3.45 [16], где показана зависимость электриче­ской прочности образцов от толщины для ПА 66 с раз­личным содержанием влаги. Подобные соотношения имеют ориентировочный характер, поскольку электри­ческая прочность зависит также от продолжительно­сти действия напряжения. Поэтому испытания поли­амидов следует проводить в условиях, моделирующих реальные условия работы изделия.

Сопротивление поверхностному пробою

В литературе встречаются лишь очень ограничен­ные сведения о сопротивлении поверхностному про­бою полиамидов и методах его определения. Испыта­ния, проведенные по методу, подробно описанному в британском стандарте BS 3781, показали, что этот показатель довольно высок, что свидетельствует о меньшей восприимчивости полиамидов к поверхност­ному пробою по сравнению с рядом других промыш­ленных пластмасс. Результаты испытаний приведены ниже.

Индекс CTI *

(по BS 3781)

TOC \o "1-3" \h \z Политетрафторэтилен................................. > 700

ПА 66............................................. >700

ПА 610........................................... >700

Полиэтилен терефта лат....................... > 700

Полиацеталь (сополимер) . . . . . . . >700

Полипропилен ................................. > 700

Стеклонаполненный полиамид..................... < 400

Жесткий поливинилхлорид............................ 325

Стеклонаполненный полиэфир.............. 250

Полистирол .............................................. 250

Поликарбонат............................................ 180

* Индекс, характеризующий сопротивление материала поверхностному пробою.

Влияние частоты

Полиамиды, в особенности с низким отношением СН2 : CONH, обладают неудовлетворительными ди­электрическими характеристиками в высокочастотном диапазоне. В ненаполненных полиамидах диэлектри-

0,20

0,16

Рис. 3.46. Влияние влажности иа частотную зависимость диэлектрических потерь ПА 66 при 23 °С:

1 — высушенный; 2— в равнове­сии с воздухом 65°/о-ной влаж­ности; 3— влагоиасыщенный.

Ческая проницаемость уменьшается с увеличением ча­стоты, причем этот эффект наиболее заметен на ув­лажненных материалах, хотя для наиболее распро­страненной частоты 50 Гц диэлектрические потери не­значительны. Диэлектрические потери в ненаполнен - ных полиамидах с низким содержанием влаги увели­чиваются в области низких частот и уменьшаются при высоких частотах. Влияние содержания влаги в по­лиамиде на частотную зависимость диэлектрических потерь для ПА 66 показано на рис. 3.46. Для стек - лонаполненных полиамидов характерна качественно аналогичная картина, но в этом случае поглощение влаги приводит к значительно большему увеличению потерь.

Влияние наполнителей

Наполнители, приводящие к улучшению механи­ческих свойств полиамидов, такие как стекло, в от­сутствие влаги оказывают незначительное влияние на электрические свойства полиамидов. При наличии влаги наполненные композиции характеризуются бо­лее высокими значениями диэлектрической проницае­мости и диэлектрических потерь по сравнению с нена- полненными материалами. Волокнистые наполнители ориентируются при формовании, и показатели изоля­ционных свойств композиции в направлении ориента­ции оказываются выше, чем в поперечном направле-

6 Зак. 75
нии. Особый случай представляет собой наполнение углеродными волокнами, поскольку сам наполнитель является проводником. Электрические свойства поли­амидных композиций, наполненных углеродными во­локнами, зависят от вида, содержания и ориентации наполнителя.