Продолжение руководства по материалам электротехники. В этой части по прежнему разбираем пластики: политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и силиконы.
Добро пожаловать под кат (ТРАФИК)
Фторопласт-4 (политетрафторэтилен PTFE)
Уникальный по своим свойствам пластик. Чаще всего молочно белый скользкий пластик.
Чистый фторопласт-4 мягкий — царапается ногтем.
«Клей для фторопласта» стоит на одной полке с философским камнем, святым граалем
и другими фантастическими артефактами. Фторопласт настолько химически инертен, что
ни в чем не растворяется, даже не набухает. Золото хоть в царской водке растворяется, а
фторопласту глубоко плевать на все эти растворители. Как итог — ничем не красится, ничем
не клеится. (Если честно, способ склейки фторопласта существует, но он явно не для каждой мастерской. Подробнее описано тут.)
Фторопласт — термостойкий полимер, легко выдерживает температуру +250°С. При температурах выше 415°С разлагается. При этом нагреванием фторопласта его можно размягчить, но в вязкотекучее состояние он не переходит, начиная разлагаться, поэтому изделия из фторопласта получают прессованием мелкодисперсного порошка с последующим спеканием.
В быту чаще всего вы сталкиваетесь с фторопластами под торговой маркой «тефлон» покрытие сковородок антипригарным слоем — это всё фторопласт (или близкие по свойствам фторполимеры). (В силу химической инертности фторопласта такие сковороды абсолютно безопасны… если их не перегревать. При перегреве покрытие начинает разрушаться с выделением вредных веществ. Вcе остальные страшилки про PFOA (PFOA — Perfluorooctanoic acid, перфтороктановая кислота, едкая, токсичная, иногда используется в процессе нанесения покрытий из тефлона, разрушается при последующем отжиге изделий. Скандал был связан с отравлением окружающей среды заводом, который сбрасывал PFOA в сточные воды. Следовые количества PFOA в готовых изделиях не наносят сколько-нибудь значимого вреда здоровью.) актуальны для работников производств, а не потребителей продукции).
Фторопласт имеет очень низкое сопротивление скольжения, поэтому фторопласт-4 — хороший
материал для подшипников скольжения. Но в чистом виде проявляет склонность к ползучести — под нагрузкой постепенно течет, впрочем, этого недостатка лишены другие фторполимеры.
Отдельно хочется упомянуть монтажный провод во фторопластовой изоляции — МГТФ (МГТФ — Монтажный Гибкий Теплостойкий изоляция из Фторопласта.), белый провод, который можно найти внутри множества военной аппаратуры. У нас его несложно купить, стоит дешево. Если же поискать на ebay «teflon insulated wire» то стоит раза в 3 дороже минимум. Он гибкий, сохраняет гибкость в широком диапазоне температур, не боится кратковременных перегрузок — изоляция не стекает. При пайке изоляция у него не «ползет» от нагрева, что позволяет зачистить кончик в 0,5 мм и припаять к ножке микросхемы в TQFP (TQFP — Thin Quad Flat Pack, разновидность корпусов микросхем) корпусе без лишних неудобств. К сожалению, в силу особенностей производства изоляции (навивка тонкой пленки фторопласта на жилу) такой провод не подходит для работы в влажной среде.
Примеры применения
Лента ФУМ (Фторопластовый Уплотнительный Материал) в сантехнике для герметизации резьбовых соединений. Также используется как уплотнительные прокладки шара в шаровых кранах.
Высокочастотные разъемы. Изолятор левого изготовлен из полиэтилена, правого — из фторопласта. Корпуса разъемов посеребрены.
Диэлектрик в высокочастотных разъемах. Фторопласт удерживает центральный электрод разъема, в отличии от полиэтилена позволяет не беспокоиться при пайке, что изолятор поплывет от нагрева.
Изоляция термостойких проводов. Провод МГТФ — монтажный провод в устройствах авиационного назначения.
Моток провода МГТФ сечением 0,35 мм2. Характерный розоватый оттенок — медь просвечивает через фторопласт.
Источники
Фторопласт продается множеством фирм в виде прутков, трубочек (электроизоляционных, поэтому тонкостенных), листов. В крепежных магазинах бывает в виде втулок, шайб.
Фторопластовая пневматическая трубка пригодна не только как трубка для пневмоустройств в агрессивных средах, но и как вставка в экструдеры 3Д принтеров, термостойкость и скользкость фторопласта там подходит идеально.
Стеклохолст пропитанный фторопластом — продается в хозяйственных магазинах как мат для выпечки, выглядит как тонкий лист ткани желтоватого цвета. (Не путать с силиконовым матом который выглядит как тонкая резина. О писании на коробке должен быть указан политетрафторэтилен (PTFE) или тефлон.) Таким материалом закрыты например нагреватели у запайщиков пакетов — именно благодаря ему пленка не прилипает.
Поливинилхлорид — ПВХ
Сам по себе ПВХ жёсткий пластик, но введением в состав пластификатора можно сделать его гибким. Часто в обиходе используется название «Винил». Винипласт — название материала из ПВХ без пластификатора (жёсткий). Выпускается в том числе в виде листов, пленок.
Тройник, уголок, крепежные скобы для гофроканала, герметичный кабельный ввод — изготовлены из не пластифицированного ПВХ.
Примеры применения
Изоляция проводов — достаточно трудно в быту найти провод с изоляцией не из ПВХ.
Изолента — всем известная синяя изолента это ПВХ Серая гофра для укладки проводов в строительство — ПВХ (чёрная гофра — полиэтиленовая) Различные надувные игрушки — ПВХ.
Плюшки
Добавкой антипиретиков горючесть снижается до «не поддерживает горение, самозатухает» . (Сам по себе ПВХ без пластификатора не горит, горючесть появляется из-за пластификатора, которую и снижают антипиретиками.) Практически все провода общего назначения имеют изоляцию из ПВХ.
Неплохо склеивается, как специальными клеями для ПВХ, так и цианоакрилатными,
полиуретановыми. (Свищ в надувной игрушке из ПВХ неплохо заклеивается полиуретановым
клеем).
Минусы
Не морозостойкий. При -15°С провода наушников из ПВХ позволяют держать их горизонтально к земле. При -30°С вполне реально могут поломаться. По этой причине кабельные заводы требуют перед размоткой катушек с проводами дать им отлежаться в тепле.
Не светостойкий. ПВХ на солнце разрушается, становится хрупкий. Поэтому на улице используются полиэтиленовые (чёрные) гофроканалы, а не ПВХ (серые)
Оболочка коаксиального кабеля с изоляцией из ПВХ. Кабель для внутренней проводки провисел на улице несколько лет. Изоляция полностью разрушилась.
При нагревании выделяет едкий ядовитый дым, содержащий в том числе HCl. Этот дым раъедает оптику, поэтому ПВХ практически не режут на станках лазерного раскроя. Использование ПВХ панелей в отделке катастрофически увеличивает токсичность дыма при пожаре.
Миграция пластификатора. У пластифицированного (мягкого) ПВХ пластификатор не вступает в прочную химическую связь с полимером, поэтому со временем пластификатор может мигрировать, испаряться из изделия, особенно из приповерхностных слоев. Нагрев, контакт с некоторыми горюче-смазочными веществами и растворителями может ускорять этот процесс. Итогом такой метаморфозы является «дубение» изделия, появление трещин. Если планируется длительная работа изделия, и требуется эластичность, то стоит посмотреть в сторону эластомеров. (Относительно недавно был скандал как раз связанный с выделением пластификатора из кабеля. Спустя некоторое время кабель начинал плакать маслом, но это не чудо, а выделение пластификатора из заполнителя кабеля. Гуглить по ключевым словам «кабель NYM потёк».)
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)
Другие название этого полимера — полиэстер, ПЭТ, майлар (Под майларом чаще всего имеют ввиду ПЭТ пленку), лавсан (ЛАВСАН-Лаборатория Высокомолекулярных Соединений Академии Наук) С этим полимером вы сталкиваетесь каждый день — бутылки для воды и напитков получают из него. Волокно из полиэтилентерефталата идет на изготовление флисовой ткани. Это удивительно, но толстовка из флиса и бутылка из под газировки сделаны из одного и того же полимера. Шуршащая прозрачная упаковочная пленка, часто ошибочно называемая целлофаном — это ПЭТФ.
ПЭТФ обычно прозрачный (Прозрачный в аморфном и белый в кристаллическом, состояние зависит от скорости охлаждения.) пластик, выпускается в виде листов, преформ для изготовления бутылок, в виде пленки.
Отличить ПЭТФ от полиэтилена, полипропилена несложно — температура плавления ПЭТФ
порядка 250°С, поэтому паяльник разогретый до 200°С не должен вызывать плавления материала. Впрочем, уже при температуре 100°С тару их ПЭТФ может довольно сильно деформировать из-за внутренних напряжений без плавления.
Примеры применения
Помимо применений описанных выше используется в качестве диэлектрика в пленочных кон-
денсаторах. «Майларовые» или полиэтилентерефталатные конденсаторы обычно отдельный
раздел каталога радиодеталей. Есть довольно интересный старый рекламный фильм компании DuPont о майларе.
Фольговый пленочный конденсатор с изоляцией из полиэтилентерефталатной пленки.
Пленочные электрические конденсаторы, слева — полипропиленовые, справа — полиэтилентерефталатные. Отличить конденсаторы можно только по маркировке.
Полиэтилентерефталат иногда используется как материал одноразовых печатных плат, например для RFID (RFID — Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация. RFID метка — это устройство, которое при облучении радиоволнами излучает в радиоэфир сигнал, с закодированной в ней информацией. Магазинные противокражные метки — частный случай RFID меток.) меток.
RFID метки, материал основы — полиэтилентерефталат, проводники антенны выполнены в виде алюминиевого напыления. В центре — микросхема.
Источники
В зависимости от потребной толщины пленку из ПЭТФ можно получить:
0,2-0,4 мм — стенки бутылок из под воды, газировки
0,1 мм — пленка для печати на лазерном принтере (используется для проведения презентаций
с обычным проектором)
0,015 мм — кулинарные пакеты для запекания
0,012 мм — с металлизацией — «спасательное одеало» полотно из ПЭТФ пленки с металлизацией
для отражения световых и ИК лучей, входит в состав аптечек.
0,125 — 0,08 мм — конверты для ламинирования документов, но имеют нанесенный по всей
поверхности клеевой слой.
Силиконы
Кремнийорганические соединения, коих превеликое множество. Основой полимера является
скелет из -Si-O-Si-O- атомов с различными боковыми хвостиками у кремния, в отличие от
-C-C-C-C- скелета полиэтилена/полипропилена и т. д.
Управляя химическим составом и степенью полимеризации при производстве получают силиконы с различными свойствами — от жидких смазок и жидкостей, заканчивая эластомерами и смолами. Несмотря на это, у силиконов прослеживаются общие свойства.
Силиконы химически инертны. Не настолько, как политетрафторэтилен, но достаточно, чтобы делать из него имплантанты, лить в бытовую химию, добавлять в пищу (Например пищевая добавка Е900 — Диметилполисилоксан, пеногаситель.). Из пищевого силикона делаются формочки для выпечки, коврики для выпекания, различную посуду.
Низкая адгезия ко многим материалам. Следствие химической инертности — к силиконам практически ничего не липнет. Это хорошо, если вы в нем готовите, но плохо, если вам нужно приклеить отвалившуюся силиконовую ножку от ноутбука (Из бытовых клеев хоть как то прилипает к силикону цианоакрилатный (суперклей, жидкий, который мгновенно склеивает пальцы), но всё равно держит плохо.). Из-за химического сродства хорошо липнет к стеклу.
Высокая температурная стабильность. Силиконовые эластомеры остаются гибкими на лютом морозе и не оплывают при высокой температуре. Некоторые силиконы выдерживают температуру +300°С.
Силиконовую резину от других видов резин можно отличить если ее сжечь, силикон оставляет белый пепел из диоксида кремния, обычная резина — чёрный пепел из углерода.
Примеры применения
Изоляция проводов. Как только изоляция из ПВХ вызывает сомнения по нагревостойкости её заменяют на силиконовую. Провода в силиконовой изоляции используются как выводы мощных аккумуляторов с большими пиковыми токами, для подключения ксеноновых ламп, галогеновых ламп. Так получилось, что на постсоветском пространстве, если вам нужен термостойкий тонкий монтажный провод — то проще купить провод МГТФ с фторопластовой
изоляцией, чем с силиконовой. Силовые же провода в силиконовой изоляции купить проще,
чем монтажные.
Провод РКГМ 2,5 — термостойкий провод с изоляцией из кремнийорганической (силиконовой) резины, многожильный с наружной оплеткой из стекловолокна. Рабочая температура -60°С +180°С
Эластичные элементы. Трубки, демпферы, прокладки, уплотнители и т. п.
Источники
Силиконовые герметики, в том числе и термостойкие — в строительных магазинах, в автомобильных магазинах. Силиконовый мат для выпекания — отличный материал для вырезания прокладок, мембран. Двухкомпонентные силиконовые литьевые составы — пригодны для отливки изделий из силикона, в т.ч. пищевого назначения — в магазинах для творчества. Силиконовые трубочки можно купить в магазинах самогоноварения.
Предыдущие части руководства: 1 2 3 4 5 6 7 8
Автор: Павел Серков
