Основы строения и классификация органических диэлектриков
Диэлектрики делятся на органические и неорганические. Основой органических материалов служит углерод, а неорганических - кремний. Встречаются также и кремний-органические материалы. Органические диэлектрики делятся на естественные и синтетические. Это высокомолекулярные соединения-смолы. К естественным, или природным, смолам относятся канифоль, шеллак, янтарь, натуральный воск, горный воск (озокерит). Канифоль получается из соков деревьев хвойных пород, янтарь - ископаемая смола, шеллак- отложение испражнений насекомых тропических стран.
Синтетические смолы получаются путем химических реакций полимеризации или поликонденсации. Реакция полимеризации - это химический процесс соединения молекул простых по составу веществ(мономеров) в большие молекулы(полимеры) без получения побочных продуктов. Например, этилен C2H4
Здесь n - степень полимеризации, т.е. число молекул мономера в молекуле полимера.
Соединения, содержащие единицы молекул мономера - газы, десятки-жидкость, сотни- твердые вещества. С увеличением количества атомов углерода увеличивается температура размягчения вещества.
Если в реакции участвует несколько полимеров - это реакция сополимеризации и получаемое вещество сополимер.
Реакция поликонденсации - химический процесс образования высокомолекулярных соединений, когда в молекулу полимера входят не все молекулы мономера и образуется низкомолекулярные побочные продукты в виде воды, аммиака и других. По строению молекулы полимеров делятся на линейные и пространственные. Линейные полимеры образуются. Когда молекула мономера имеет две реактивные точки (две свободные валентности), создающие связи между молекулами, как у этилена. При большом количестве реактивных точек получаются пространственные полимеры. Линейные полимеры гибки и эластичны, легко размягчаются и расплавляются при повышении температуры, легко растворяются в растворителях.
Пространственные полимеры обладают большой жесткостью, плавятся при высоких температурах, а многие из них при высоких температурах разрушаются(сгорают, обугливаются), растворяются плохо, многие практически нерастворимы. Линейные полимеры термопластичны, то есть их свойства меняются при нагревании и охлаждении. Термопластичные материалы легко перерабатываются литьем, прессованием, выдавливанием. Линейные полимеры могут иметь аморфную структуру, а также содержать и кристаллическую фазу (до 90%). Материалы с кристаллической фазой теряют способность растворяться. Пространственные полимеры термореактивны, то есть при нагревании переходят в новое состояние.
Полимеризационные смолы термопластичны, поликонденсационные-бывают как термопластичными (новолак и полиамидные смолы), так и термореактивными (глифталевые, бакелитовые). Поликонденсационные смолы полярные и гигроскопичные, полимеризационные смолы могут быть полярными и неполярными. Неполярные смолы практически не гигроскопичны.