Таблица 7.4

Физико-механические и электрические свойства пластических масс, применяемых

для изоляции радиочастотных кабелей

J(epaMUKa

Фторопласты

Облученный полиэтилен низкой плотности

Полиэтилен высокой, плотности

Полиэтилен

низкой плотности.

-200 -100

т 500

Рис. 7.1. Положение изоляционных материалов на шкале темпер ату1р

И электрические свойства пластических масс, применяемых в радиочастотных кабелях, приведены в табл. 7.4.

Полиэтилен. Наиболее распространенным материалом, используемым для изоляции радиочастотных кабелей, является полиэтилен. Он может быть следующих видов: низкой плотности, высокой плотности, вулканизующийся или сшитый, пористый, полупроводящий и др. Исходным мономером полиэтилена является этилен, из которого он получается путем полимеризации при давлениях (1-3)-108 Па и температуре -f200°C. Катализатором служит кислород в количестве 0,05-0,1%.

Полиэтилен низкой плотности получают при высоком давлении. Это - термопластичный материал, полупрозрачный. Он обладает хорошими изоляционными свойствами, технологичен, влагостоек, механически прочен и химически стоек по отношению к большинству агрессивных сред. Полиэтилен низкой плотности является основным изоляционным материалом для радиочастотных кабелей.

Полиэтилен низкой плотности в зависимости от относительного удлинения выпускается следующих марок: П2003К и П2015К. Для изоляции радиочастотных кабелей используются следующие рецептуры полиэтилена: 102-01, 107-07, 153-01, 178-01, 204-08 и 206-08.

Полиэтилен низкой плотности размягчается при температуре 105-115°С и становится хрупким при температуре ниже -60°С. Свойства нестабилизированного полиэтилена быстро ухудшаются под воздействием тепла и атмосферных условий. Для повышения его стойкости к тепловому старению в него вводят стабилизаторы.

На рис. 7.2 приведены зависимости диэлектрической проницаемости е и тангенса угла диэлектрических потерь tg6 для полиэтилена низкой плотности от частоты, а на рис. 7.3 - от температу-

Рис. 7.2. Частотная зависимость tg6 (кривые 1-5) и г (кривая /) полиэтилена низкой плотности при 20°С

Примечание. Стабилизаторы: Л 2. 3, 5 - смесь аминов, - du - р - нафтил: кри вые 3 -а 4 для одной и той же партии.

ры (19, 20]. Как видно, диэлектрическая проницаемость незначительно изменяется, а тангенс угла диэлектрических потерь - существенно. Как следует из рис. 7.2, величина tg6 значительно

гш -т -по -s<

-40 а)

а w so 120 tc

Рис. 7.3. Температурная зависимость tg6 (а) и е (б) полиэтилена низкой плотности (высокого давления) на частотах:

/ - 313 МГц, 2 - 823 МГц, 3 - 2934 МГц. 4 - 6733 МГц

зависит от партии полиэтилена, например на частоте 1 ГГц в зависимости от партии она изменяется в 2 раза (от 2,25-10-* до 4,5-10-). Так как с ростом частоты положение максимума tg6

вмещается в сторону более высоких температур, то для примерного определения его координат (частоты и температуры) может быть использован рис. 7.4.

На рис. 7.5 приведена зависимость пробивного напряжения (при частоте тока 50 Гц) полиэтилена от толщины изоляционного

О 0,5 1,0 1,5 2.0 мм

Рис. 7.5. Зависимость пробивного напряжения полиэтилена от толщины изоляции и температуры

Рис. 7.4. Зависимость Igfm от 1/Тт для полиэтилена низкой плотности

слоя И температуры. При повышении температуры от 30 до 90°С наблюдается некоторое снижение пробивного напряжения (порядка 8-12%). С увеличением толщины изоляции пробивное напряжение полиэтилена существенно падает.

Полиэтилен низкой плотности легко шприцуется, но, обладая большой усадкой при значительной степени вытяжки, в случае быстрого охлаждения теряет свою форму. Для устранения этого явления в производственных условиях ограничивается степень вытяжки и применяется постепенное охлаждение водой, начиная от 80°С. Полиэтилен может вытягиваться под воздействием механических усилий без нагрева. На этом принципе основано получение калиброванных полиэтиленовых нитей, применяемых для кабелей с воздушно-пластмассовой полиэтиленовой изоляцией (кордельной). Кордель изготавливается из полиэтиленовой нити, предварительно выпрессованной на шприц-прессе и протянутой через калибр.

К числу недостатков полиэтилена низкой плотности относятся недостаточно высокая нагревостойкость и горючесть.

Большинство характеристик полиэтилена высокой плотности (низкого давления) аналогично характеристикам полиэтилена высокого давления, а некоторые из них превосходят аналогичные свойства полиэтилена высокого давления. Нагревостойкость полиэтилена низкого давления на 16°С выше, чем у полиэтилена высокого давления. Временное сопротивление разрыву и удлинению выше примерно в 2 раза, а морозостойкость в 1,5-2 раза. Однако 250

полиэтилен низкого давления плохо шприцуется из-за его твердости. Он редко используется для изоляции радиочастотных кабелей? из-за наличия в нем следов катализаторов, существенно повышающих разброс тангенса угла диэлектрических потерь в зависимости от партии.

В тех случаях, когда требуются высокие электроизоляционные свойства, влагостойкость и механическая прочность при температурах 100-110°С, для изоляции радиочастотных кабелей применяется вулканизующийся (сшитый) полиэтилен. Величина tg6-сшитого полиэтилена значительно зависит от частоты (рис. 7.6) и температуры (рис. 7.7). Сшитый полиэтилен получают либо об-

Рис. 7.6. Частотная зависимость tg б (кривая /) и в (кривая 2) сшитого полиэтилена низкой плотности при температуре 25±10°С

лучением от источника частиц высокой энергии, либо в результате химического процесса. В обоих случаях за счет изменения поперечных связей сшитый полиэтилен приобретает новые свойства, отличные от обычного полиэтилена. Важнейшим из новых свойств является повышение его нагревостойкости до 155°С, кратковременно до 200°С. Он механически более прочный, не образует трещин под воздействием растворителей и химических веществ, сохраняет свою форму при повышенных температурах, под действием нагрузки деформируется только до определенной степени, после чего не обнаруживается заметной текучести, имеет при повышенных температурах лучшую электрическую прочность и стойкость к растворителям и агрессивным средам, а также меньшую усадку.

Свойства облученного полиэтилена (дозы облучения до 10 рад) при температурах ниже области плавления определяются, главным образом, степенью кристаллизации. Химически сшитый полиэтилен обладает способностью затухать при вынесении нз пламени, поэтому его еще называют самозатухающим.