常用的有机绝缘材料及其性能.pdf

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1、第七节常用的有机绝缘材料及其性能常用的有机绝缘材料几乎都是高分子聚合物高聚物按照性质和用途主要分为三大类塑料、橡胶和纤维，此外还有绝缘漆橡胶的分子间作用力最小、纤维最大、塑料居中三大类中塑料的产量最大，约占总量的70~75%，广泛地应用于电气绝缘及其它领域高聚物材料具有原料来源丰富、种类繁多、易于加工、性能优良等优点，其用途之广、发展之快是其它材料所不及的一热塑性塑料高分子链为线型或带短支链，受热后能熔化、在适当的溶剂中能溶解聚乙烯（Polyethylene,PE）由乙烯加聚反应而得，结构式:CH2C

2、H2n在聚烯烃塑料中产量最大、应用最广，呈白色半透明聚合方法：高压法、中压法、低压法主要品种：低密度、中密度、高密度、线性低密度、超高分子量低密度聚乙烯（LDPE）在150－200Mpa的高压、180-220℃的高温及微量氧催化下，以自由基聚合而得高密度聚乙烯（HDPE）在0.49-1.47Mpa的低压、70-100℃的较低齐格勒温度下及在由四氯化钛和三乙基铝组成的－纳塔型催化剂的催化下，以阴离子配位聚合而得齐格勒：对自由基化学反应、金属德国化学家有机化学等有深入的研究1953年他发现在四氯化钛和三乙

3、基铝组成的催化剂的催化下，乙烯在低压下的聚合物几乎完全是线型的、结晶和密度高、硬度大经过改进，将此催化剂用纳塔：于丙烯的聚合，制得了结意大利科学家晶形聚丙烯（等规聚丙烯）齐格勒和纳塔因对定向聚合的重要贡献及由此产生的社会经济效益，两人于1963年共同获得诺贝尔化学奖除此之外还有线性低密度聚乙烯（LLDPE）它是在低的压力0.8-2.0Mpa和温度100℃下，采用离子型催化剂、由乙烯＋烯烃（丙烯，1－丁烯，1－戊烯）共聚而得超高分子量聚乙烯（UHMW－PE）合成方法与HDPE类似各类聚乙烯的主要共性聚

4、烯烃组成最简单（仅有碳和氢），聚乙烯又是其中分子结构最简单者它们是中性分子，介电常数（2.2~2.3）和损耗（tanδ=10-4）低，在宽的温度和频率范围内几乎不变，且电阻率（ρ~1016Ω.m）和击穿场强很V高（180-280kV/mm），特别适于高压绝缘除浓硫酸、铬酸和硝酸对它有侵蚀作用外，化学性质稳定，非极性或中性赋予其疏水性简单、规整的分子结构赋予其结晶性，易成型加工、且成本低。广泛用于高压及超高压电力电缆绝缘，尤其是低密度聚乙烯经“交联”后各类聚乙烯的主要区别分子量顾名思义，超高分子量聚乙烯

5、的“分子量超高”，几百万至近千万。其它类型的聚乙烯通常为几万至几十支链、结晶度、密度万高密聚乙烯和超高分子量聚乙烯由于是在低压、低温下经催化聚合制得，支链少、分子呈线型结构，分子易排列整齐、结晶度高（超高分子量聚乙烯80－85％、高密聚乙烯甚至可达90%以上）、密度高（0.94~0.96g/cm3）。低密聚乙烯支链较多且较长、结晶度低、密度小，线性低密度PE介于HDPE与LDPE之间各类聚乙烯的共同的缺点力学强度和耐热性不高、耐（光、热和电）老化性较差但通过化学或物理的方法使之交联能提高其力、电、热学

6、性能及抗老化性能，电缆中PE绝缘主要是交联PE交联是指使大分子之间以化学键连接、成为三维网状或体型结构聚乙烯的过氧化物交联反应过氧化二异丙苯（DCP）ROORROOR2RO•RO•＋~CH2－CH2~ROH＋~CH2－CH~~CH－CH~22~CH－CH~2~CH－CH~2物理交联是通过γ射线或紫外直接打开C-H键、进行交联。辐照交联的透入深度较薄，仅适用于低电压（小）电缆聚丙烯（Polypropylene,PP）CH3由丙烯单体聚合而成、结构式：[CHCH]2n分子链呈线型、无支链，结构单元中

7、有一个侧甲基。分子构型有等规、间规和无规等规PP，1955年意大利纳塔（Natta）首先合成、1957年商品化，无规PP性能差、电工设备中不能使用，使用的是等规PP等规PP由于侧甲基规则排列在分子链一侧，像PE一样具有结晶性，但侧甲基的存在也使其不像PE那样致密，因此密度较小（0.90~0.91g/cm3）但其结晶相熔点高达170℃、非晶相玻璃化温度为8℃，均远高于PE（~125℃和~-70℃）。PP薄膜的抗拉伸强度约为PE的10倍，工作温度可高至120℃，且PP没有环境因素引起的开裂与PE同属聚烯烃

8、家族中非极性介质的一员，PP与PE具有相似的物化性能（如介电性能）。但与PE相比，由于侧甲基、更易热氧化。通过添加合适的抗氧剂，这一缺点可以克服其在电气上的主要应用是电容器介质，由于其击穿场强远高于电容器绝缘纸，储能密度（正比E2）提高许多聚氯乙烯（PolyvinylChloride,PVC）Cl由氯乙烯聚合而得，结构式：[CHCH]2n生产工艺简单、原料丰富、成本低，是广泛使用的高分子材料结构单元中，Cl对H的取代赋予了高分子的极性，因此介电常数