Основные физико-химические свойства полистирола, общие сведения о методе получения, основные области применения.

Полистирол [СН(С6Н5)СН2]n - твердый прозрачный материал. Он является неполярным диэлектриком, с чем и связаны его высокие электроизоляционные свойства. Основными параметрами полистирола есть: r=1014-1015 Ом×м, нагревостойкость 70-80 °С, холодостойкость –60 °С, предел прочности при растяжении 35-60 МПа, плотность 1,05 Мг/м3. Температура размягчения полистирола составляет +(70-85) °С. Относительная диэлектрическая проницаемость полистирола 2,4…2,6. Недостатками его являются: хрупкость при пониженных температурах, склонность к постепенному образованию поверхностных трещин, малая стойкость к действию растворителей (в частности, жидких углеводородов) и невысокая нагревостойкость.

Полимеризация стирола приводит к образованию длинных цепей, построенных из звеньев - СН(С6Н5)СН2 -; отдельные цепи практически не связаны между собой поперечными связями. Хотя можно получать и изотактические цепи, в которых все бензольные кольца расположены на одной стороне цепи, такой полимер слишком хрупок для большинства практических целей. Поэтому в промышленности получают в основном атактический полистирол, в молекулах которого бензольные кольца ориентированы хаотично. В силу прочности связей между бензольными кольцами полимерной цепи и обусловленных ими затруднений при движении одной цепи относительно другой полистирол менее гибок, чем полиэтилен. Впрочем, эластичный полистирол можно получить с помощью пластификаторов. Нерегулярный характер структуры полимерных цепей и неупорядоченность их упаковки в твердом полимере обусловливают высокую прозрачность чистого полистирола. Бензольные кольца придают полистиролу чувствительность к действию ультрафиолетового или другого высокоэнергетического излучения, поэтому обычно в полистирол вводят добавки антиоксидантов. Такие добавки особенно необходимы, если полистирол предназначен для изготовления креплений для ламп дневного света, так как последние частично генерируют и ультрафиолетовое излучение. Если полистирол не защищен антиоксидантами, то уже на солнечном свету он быстро желтеет и разрушается. В промышленности полистирол применяют для изготовления каркасов высокочастотной изоляции, благодаря малому значению угла диэлектрических потерь. Ударопрочный полистирол применяют для изготовления каркасов индуктивности катушек, оснований и изоляторов для изоляции приборов, корпусов радиоприемников, телевизоров.

Задача № 2. (диэлектрический материал)

Рассчитать емкость плоского конденсатора и допустимое пробивное напряжение, где в качестве диэлектрика используется полистирол с геометрическими размерами 0,5х5х5 мм.

Решение:

Емкость плоского конденсатора рассчитывается по формуле:

– диэлектрическая постоянная (0,0885);

– относительная диэлектрическая постоянная полистирола (2,55);

S – площадь параллельных пластин (0,25 см2);

d – толщина диэлектрика (0,05 см).

Подставляя исходные данные в формулу, получим:

Допустимое пробивное напряжение рассчитывается по формуле: