Руководство по материалам электротехники для всех. Часть 10

  • Tutorial
Продолжение руководства по материалам электротехники. В этой части заканчиваем с диэлектриками: полиимидами, полиамидами, полиметилметакрилатом, поликарбонатом. Еще в этой части картинка на которую я убил кучу времени.
image

Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)

Полиимид


(Полиимиды — целый класс полимеров, но в основном речь именно о каптоне)

Термостойкий гибкий прозрачный полимер желтого цвета. Часто путают с полиамидом, в
силу созвучности. Иногда фигурирует под торговой маркой «каптон». Держит температуру
до +400°С, на холоде не дубеет.

Примеры применения


Термостойкий диэлектрик. Нагревательный элемент клей-пистолета из керамики на-
верняка завернут в пленку каптона, для изоляции электродов от корпуса.


Разъём, гибкий шлейф, микросхема усилителя — смонтированы на подложке из полиимида.

Материал для изготовления гибких печатных плат. Часто в электронных устрой-
ствах можно встретить гибкие печатные платы на желтом прозрачном пластике, которые изгибаются и соединяют блоки в роли шлейфа, попутно имея на себе припаянные радиоэлементы. Подложка таких плат — полиимидная.

Полиамиды


Еще один класс полимеров. Наверняка вы знакомы с полиамидом-6 и с полиамидом-6.6, но
не по химическому названию, а по торговой марке — это капрон и нейлон.

Полиамиды используются широко, от оболочек некоторых колбас и заканчивая женскими колготками.

Капрон в виде стержней, листов, блоков имеет название «Капролон», может быть антифрикционным, за счет добавок графита, дисульфида молибдена. Из капролона, к примеру,
изготавливаются ходовые гайки механизмов, как дешевая альтернатива бронзе.


Различные изделия из нейлона — шестерни, стяжки.

Полиамид с наполнением из стекловолокна — очень прочный материал, из такого пластика
изготавливают механически нагруженные детали — детали мебели, шестеренки, корпуса.

Примеры применения


Нейлоновые стяжки — незаменимая вещь в организации жгутов из проводов, быстром
и надежном закреплении всего и вся.
Волокна — канаты, веревки, бечевка, нитки. В качестве армирующих нитей в некоторых
типах кабелей.
Ходовые гайки — дешевая замена бронзе в ходовых гайках станков и механизмов.

Полиметилметакрилат — ПММА


Другие названия — плексиглас, оргстекло, акрил. Прозрачный хрупкий пластик. Устойчив к
УФ(с добавками), ГСМ.

Довольно популярный материал среди самодельщиков — режется лазером, фрезеруется. Хорошо формуется в разогретом состоянии, гнется. Прозрачные держатели товаров на витринах, прозрачные полусферы, рельефные световые короба — это всё ПММА.


Полиметилметакрилат выпускается как прозрачным, так и окрашеным. Стержни на фото используются как световоды.

Растворяется в дихлорэтане, который часто ошибочно называют «клей для оргстекла», при сгибании лопается, а не белеет в месте сгиба. Запах горящего ПММА ни с чем не спутать.

Используется в различных световодах, светопрозрачных конструкциях. Низкая пластичность и склонность трескаться ограничивает применение ПММА в задачах, где нужна защита от ударов.

Наверное самый доступный из прозрачных полимеров, можно купить как в листах, так в и стержнях, блоках. Хорошо склеивается, полируется, обрабатывается.

Поликарбонат


Прозрачный прочный пластик. В отличии от ПММА обладает лучшей ударной вязкостью, что делает его предпочтительнее в задачах где нужна прочность, там где поликарбонат выдержит, ПММА покроется трещинами.

Не стоек к органическим растворителям, контакт с бензином, маслами может вызвать разрушение и появление трещин.


Изделия из поликарбоната — защитные очки и компакт диск.

Примеры применения


Компакт диски. Прозрачная основа диска — поликарбонат. Основа оптических линз (чаще всего покрывается защитными слоями, поликарбонат легко царапается). Благодаря высокой ударопрочности — различные защитные шлемы, маски, визоры, защитные очки. Сотовый поликарбонат — экструдированные панели из пластика — используются в теплицах.

Недостатки


Без добавления специальных присадок разрушается на солнце. Это можно видеть на старых
дешевых поликарбонатных теплицах.

График истории промышленного применения полимеров


График появился из любопытства, стало интересно, из чего можно было изготовить изоляцию
проводов во время второй мировой войны. (Удивительно, насколько много времени занял поиск и обработка информации всего лишь для одной картинки. Но, возможно, она получилась единственной в своем роде.) Поискав информацию в интернете и ничего не найдя, пришлось перелопачивать историю по каждому материалу в отдельности. На графике линия начинается в год, когда полимер был презентован как коммерческий продукт, который производится тоннами и его можно купить. Плавное исчезновение линии показывает, что материал потерял популярность и был вытеснен другими материалами.



Время между открытием материала в лаборатории и его массовым синтезом на заводе различалось от нескольких лет (Нейлон, Бакелит, ПММА) до десятков лет (Полиэтилен, ПВХ). Одно дело, провести каскад реакций в лаборатории и из килограммов сырья получить один грамм материала, и другое дело — наладить быстрый недорогой синтез с хорошим выходом продукта. Кроме того перед производителями стоит проблема «курицы и яйца»: Нет спроса на полимер у производителей, так как нет завода по производству, и, следовательно, надежных поставок. А завода не построено так как нет достаточного спроса на продукт.

Ссылки на части руководства:


1: Проводники: Серебро, Медь, Алюминий.
2: Проводники: Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.
3: Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.
4: Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода.
5: Органические полусинтетические диэлектрики: Бумага, щелк, парафин, масло и дерево.
6: Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол: карболит (бакелит), гетинакс, текстолит.
7: Диэлектрики: Стеклотекстолит (FR-4), лакоткань, резина и эбонит.
8: Пластики: полиэтилен, полипропилен и полистирол.
9: Пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.
10: Пластики: полиамиды, полиимиды, полиметилметакрилат и поликарбонат. История использования пластиков.
11: Изоляционные ленты и трубки.
12: Запланирована
MakeItLab 70,01
Компания
Поделиться публикацией
Никаких подозрительных скриптов, только релевантные баннеры. Не релевантные? Пиши на: adv@tmtm.ru с темой «Полундра»

Зачем оно вам?
Реклама
Комментарии 19
  • 0
    Некстати. Вам, в ходе ваших исторических изысканий, что-нибудь про кофелит не попадалось? С детства интересно, что это такое и как его сделать.
    • 0
      Нет, увы, это название слышу первый раз.
    • 0

      А почему целлулоид в 40-е заканчивается? В 80-е мы из него благополучно делали дымовухи (в ход шли расчёски и линейки), а теннисные шарики из него как минимум в 90-х делали, а может и по сей день…
      Целлофан в 80-х тоже ещё был (сладкий, если лизнуть).
      Или прекратилось именно применение в электротехнике? Но неужто целлулоид там вообще применялся?

      • 0
        Время когда использование закончилось — весьма условное, зависит от отрасли, страны. Из целлюлоида и в 80е делали декоративные накладки на электрогитары. Шарики для пингпонга вроде делают, но видимо недешевые, я в ходе работы специально купил в ашане набор шариков — они не из целлюлоида. Вообще наверное было бы правильнее сделать пунктиром период потери интереса к материалу.
        • 0

          Интересно, кстати, из чего шарики. Фотоплёнка, которая в 60-е делалась из целлулоида (мама с сёстрами в детстве из неё ракеты делали), в 80-е была на основе ацетилцеллюлозы.

          • 0

            Обычный ПВХ, как и большинство детских игрушек

      • +2
        Как-то мелко вы статьи надробили. Последние три в одну соединить можно.
        • 0
          Чувство, что под конец автор выдохся.
        • +1
          Капрон и нейлон. как выяснилось в практике работы с гальваническим оборудованием, имеют очень низкую химическую стойкость. Нейлоновые стяжки в парах кислоты белеют и трескаются, капроновые корпуса мембранных клапанов разбухают и разрушаются в относительно слабых кислотных растворах.
          • 0

            Кислоты, которые вы считаете слабыми, вполне себе могут быть 'сильными' относительно определенного материала. Например стекло и плавиковая кислота

            • 0
              Сила кислоты не зависит от того, с чем она взаимодействует, это способность кислоты отдавать протон. HF — слабая кислота.
              • 0

                Может, под слабым кислотным раствором имелся в виду очень разбавленный раствор, а не раствор слабых кислот)

                • 0
                  Хм, у меня на ведре, в котором, в том числе, капуста квасилась, появились белые пятна. Из чего оно, на нем не написано, но на капрон похоже. Раньше думал, пятна от чего-то другого, например, горячей воды или штукатурного миксера (это ведро многое видело в своей жизни, а когда именно появились пятна — я уже не помню), теперь задумался…
              • 0
                Ниже верно уточнили. Кислота соляная, слабый раствор.
            • 0
              Немного оффтоп: не знает ли кто серийные 3д-принтеры, штатно печатающие прочными низкофрикционными пластиками (нейлон, каптон, PETF)? Время от времени приходится заменять алюминиевые и бронзовые детали, винты и шестерни, а фрезерование что-то чересчур подорожало, или вынесено далековато от Москвы
              • +2

                Про поликарбонат еще стоит написать, что он совершенно непрозрачен даже для длинноволнового УФ излучения, так что поликарбонатные защитные очки можно использовать для защиты глаз от него, в том числе и при работе с источниками 365-380 нм (черные лампы, УФ-светодиоды).

                • 0
                  Собираю электрофорную машину, и пытаюсь конструкционный материал с хорошими изоляционными свойствами:
                  • Малая электропроводность, нужно отсутсвие утечек при напряжениях от 40 кВ и выше.
                  • Лёгкость обработки в домашних условиях
                  • Не экзотический


                  Пока что рассматривал и отклонил:
                  • Полиамид-6. Впитывает влагу, начинает слегка проводить ток
                  • Плегсиглас. Легко трескается, на прозрачном материале будут видны все царапины от обработки.
                  • Поливинилхлорид. Не нашёл в виде пластин по 8-10 мм. В листах у нас можно купить только непрочный вспененый ПВХ.
                  • PLA. При печати на 3D-принтере получается шероховатая поверхность, которая неизбежно будет собирать пыль и влагу.


                  Что посоветуйте?
                  • 0
                    Плексигласс (вам шашечки или ехать?), полистирол, полиуретан. Тут скорее открыть справочник, выкинуть материалы с высоким водопоглощением и смотреть что осталось по удельному сопротивлению. Плексиглас если резать лазером и клеить фотоотверждаемой смолой то выглядит достаточно презентабельно.
                    • +1
                      Кстати, давно-давно была у меня книжка, что-то типа «самодельные приборы для школьных опытов по физике». Там все высоковольтное было из него как раз. И катушки рекомендовалось пропитывать раствором его же в дихлорэтане.

                      Для commanderxo:
                      чтобы плексиглас не трескался, нужно просто использовать подходяший инструмент. Кроить вручную удобнее всего вот такой штукой (погуглите «нож для оргстекла»):
                      image
                      Ею надо процарапать лист на некоторую глубину, потом сломать по этой линии. Легко делается из полотна для ножовки по металлу. Для всех остальных операций стараться использовать что-нибудь абразивное. Что касается царапин: новый лист должен быть покрыт защитной полиэтиленовой пленкой.

                      Из доступных и распространенных материалов есть еще вариант — стекло. Там с обработкой не все просто, но многие операции можно заказать в конторах, которые его продают. Ну или фарфоровая плитка (обрабатывается попроще). Как вариант, я бы сходил в магазин посуды и посмотрел, что там есть, может быть, можно найти что-то, в чем не хватает пары дырок (пластик, стекло, фарфор).

                      На худой конец, фанера должна более-менее нормально работать.

                      «Хозяйке на заметку»: Plexiglas — не название материала, а торговая марка.

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое