4.2.4.  Физико-химические свойства диэлектриков

Растворимость

Это свойство важно для подбора растворителей лаков, пластификаторов и пр., а также для оценки стойкости электроизоляционных материалов к действию различных жидкостей, с которыми эти материалы соприкасаются в процессе изготовления изоляции (например, при пропитке лаками) и в эксплуатации (например, изоляция маслонаполненных трансформаторов и т.п.).

Растворимость твердых материалов можно оценить по количеству материала, переходящему в раствор за единицу времени с единицы поверхности материала, соприкасающейся с растворителем; или по тому наибольшему количеству вещества, которое может быть растворено в данном растворителе (т.е. по концентрации насыщенного раствора).

Как правило,  легче всего растворяются вещества, близкие к растворителю по химической природе и содержащие в молекулах похожие группировки атомов. Полярные вещества легче растворяются в полярных жидкостях, нейтральные – в нейтральных. Неполярные или слабо полярные углеводороды (например, парафин, каучук) растворяются в жидких углеводородах; полярные смолы, содержащие гидроксильные группы (например, фенолформальдегидные смолы), – в спирте и иных полярных растворителях. Растворимость уменьшается с повышением степени полимеризации (молекулярной массы). Высокомолекулярные вещества с линейной структурой молекул растворяются сравнительно легко, а с пространственной структурой – трудно. При повышении температуры растворимость сильно увеличивается.

Химостойкость

Стойкость к коррозии различными химически активными веществами (газами, водой, кислотами, щелочными и солевыми растворами и т.п.) электроизоляционных материалов весьма разнообразна. При определении химостойкости образцы материалов на длительное время помещают в условия, близкие к эксплуатационным (или еще более суровые) по концентрации химической активности среды, температуры (при повышении температуры интенсивность коррозии сильно увеличивается) и т.д., после чего определяют изменение внешнего вида образцов, их массы и других характеристик.

Для масел, смол и т.п. измеряют кислотное число, характеризующее содержание в материале свободных кислот. Эта величина определяет технологические особенности материала, а также способность материала вызывать коррозию соприкасающихся с ним тел, например металлов. В трансформаторном масле высокое кислотное число является признаком плохой очистки при изготовлении или процесса старения масла.

Кислотное число – количество граммов едкого кали (КОН), которое требуется для нейтрализации всех свободных кислот, содержащихся в 1 кг испытуемого материала (пример обозначения: 0,4 г КОН/кг, или 0,4 мг КОН/г).

Радиационная стойкость

Непрерывно расширяется номенклатура материалов, а также готовых изделий электронной и электротехнической промышленности, к которым предъявляются определенные требования радиационной стойкости, т.е.



способности работать, не теряя основных свойств, в условиях интенсивного облучения или после радиационного воздействия. Не менее важным является радиационное воздействие на материалы с целью полезного изменения структуры, улучшения или придания им новых свойств (радиационная сшивка полимеров, легирование полупроводников и т.д.).

Жесткое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-), электроны высоких энергий, тяжелые заряженные частицы (протоны, альфа-частицы) и нейтроны поглощаются веществом, создавая различного рода радиационные дефекты. Количество дефектов, а, следовательно, и радиационные эффекты, со временем накапливаются. Поэтому радиационная стойкость определяется суммарной (интегральной) дозой излучения, поглощенного веществом.

Единицами поглощенной дозы рентгеновского и гамма-излучения служат рентген (Р) и Кл/кг (1 Р = 2,58·10-4 Кл/кг), а корпускулярных излучений – рад и Дж/кг (1рад = 0,01Дж/кг). Часто радиационную стойкость выражают общим числом радиоактивных частиц, попадающих на единицу площади вещества и вызывающих заметное ухудшение его основных характеристик, например нейтрон/м2.

Полупроводниковые материалы и приборы заметно повреждаются реакторным излучением дозой в 1018 нейтрон/м2. Многие диэлектрики обладают значительно большей радиационной стойкостью, выдерживая дозы до 1022 нейтрон/м2.

Светостойкость

Световые и особенно ультрафиолетовые лучи могут оказывать определенное действие на диэлектрики и полупроводники, вызывая фотопроводимость, различные химические изменения и ускоряя старение органических материалов (нефтяного масла, резины, капрона). Под действием светового облучения некоторые материалы теряют механическую прочность и эластичность, в результате чего в них появляются трещины, лаковые покрытия отстают от подложек и т.д.

Способность материалов сохранять свои эксплуатационные характеристики под действием светового облучения называют светостойкостью.