жающие температуру спекания изделий в процессе обжига или повышающие механическую прочность материала, двуокись алюминия, окись алюминия, повышающие термическую стойкость изоляции и расширяющие интервал спекания.

Для радиочастотных кабелей наиболее подходит стеатит марок СЦ-4, СК-1 и ТК-21. Основные характеристики этих марок стеатита приведены в табл. 7.4.

Стеатит благодаря своей малой абразивности позволяет использовать металлические пресс-формы. Шайбы или колпачки из стеатита сравнительно легко поддаются шлифованию.

Кварц. Искусственный кварц является перспективным электроизоляционным материалом [38] для некоторых типов кабелей. Изоляция кабелей может быть изготовлена как из плавленого кварца, сырьем для которого является монокристаллический искусственный кварц, так и непосредственно из монокристаллов кварца, например путем механической обработки кварца. Отечественная промышленность в настоящее время изготавливает искусственный монокристаллический кварц в значительном количестве.

Кварц - это минерал, одна из кристаллических модификаций кремнезема - двуокиси кремния ЗЮг- Кварц отличается постоянством химического состава; чистый кварц бесцветен, ничтожные посторонние примеси придают ему разнообразную окраску. Химически кварц не активен, в воде при нормальных условиях практически нерастворим. На него не действуют кислоты, за исключением фтористоводородной (плавиковой), а щелочи и карбонаты щелочных металлов постепенно переводят его в раствор, образуя соответствующие соли кремниевой кислоты.

Основными свойствами, определяющими практическое применение кристаллов кварца, являются его высокие электроизоляционные свойства при нормальных и высоких температурах, стабильность электроизоляционных свойств в различных условиях и во времени.

Коэффициент теплового расширения кварца зависит от направления теплового потока в кристалле. В интервале температур от -30 до -f-60°C он практически постоянен, его средние значения для направлений х vi у равны аж=ау= 14,19-10-*, 1/°С, а для направления Z az=7,81 • 10-*, 1/°С, где х - электрическая ось, у - механическая ось иг - оптическая ось кристалла.

С повышением температуры от 200 до 575°С коэффициент теплового расширения кварца возрастает, в точке инверсии претерпевает скачок, при дальнейшем повышении температуры возрастает плавно.

Диэлектрические постоянные: еж=еу = 4,55; ez=4,65. В направлении оптической оси диэлектрическая постоянная изменяется мало в диапазоне температур от О до 100°С, затем с повышением температуры постепенно возрастает и при 300°С принимает значение 13. При дальнейшем повышении температуры до 750°С практически не изменяется.

Механическая обработка кристаллов кварца включает в себя:

распиловку сырья алмазными дисковыми пилами с ориентировкой по осям кристалла;

шлифование алмазными абразивами;

полирование с помощью полировального порошка.

Кварц обеспечивает достижение высокой чистоты обработки поверхности и высокой точности размеров.

Металлизация кварцевых элементов осуществляется путем напыления металлической тонкой пленки в высоком вакууме. На кварц можно напылять серебро, медь, алюминий и другие металлы. Может быть использовано склеивание с помощью различных клеев, герметикой и компаундов.

Основные свойства монокристаллического и плавленого кварца приведены в табл. 7.4.

7.4. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАЩИТНЫХ ОБОЛОЧЕК

РАДИОЧАСТОТНЫХ КАБЕЛЕЙ

Для защитных оболочек радиочастотных кабелей применяется большое количество различных материалов. Для радиочастотных кабелей нормальной нагревостойкости используют светостабилизи-рованный полиэтилен низкой плотности, поливинилхлоридный пластикат, капрон, лавсан, полиэтиленовую или полиэтилентереф-талатную ленту, прорезиненную или полиамидную ленту. Для радиочастотных кабелей повышенной нагревостойкости используют ленту из фторопласта-4, фторопласта-4М, фторопласта-4МБ, фторопласта-40111, кремнийорганическую резину, кремнийоргани-ческие лаки, стеклонити.

Светостабилизированный полиэтилен низкой плотности. Его получают добавлением в изоляционный полиэтилен низкой плотности 1-2% сажи, что повышает его светостойкость примерно в 10 раз. Светостабилизированный полиэтилен низкой плотности имеет меньшую степень миграции в изоляцию, морозостойкость - до -60"С и большую влагостойкость, чем поливинилхлоридный пластикат.

Поливинилхлоридный пластикат. Указанный пластикат представляет собой продукт пластификации поливинилхлоридной смолы. Выпускается несколько марок поливиннлхлоридного пластиката. Их основные характеристики приведены в табл. 7.5. В последние годы получены новые рецептуры поливинилхлоридного пластиката, обеспечивающие наименьшую миграцию пластификаторов в полиэтиленовую изоляцию кабелей. Это - пластикаты марок 230, 239, ИТ 105 и др. Для изоляции радиочастотных кабелей поливинилхлоридный пластикат не применяется из-за низких диэлектрических характеристик (рис. 7.14, 7.15).

Поливинилхлоридный пластикат химически стоек к воздействию щелочей, разбавленных кислот, спирта, бензина и минеральных масел. Сложные эфпры, кетоны, ароматические углеводороды и большинство хлорированных углеводородов частично раство-9* 259

о о. s « S

= я s

- co C3

о -.

я о о -

о ю 53 -

о о со

а - "То

о со

о со

*о

- -

cj 1)

к g о

со о оо

ю о ю

§7 Т 7 Т f

О) о о * о

- g 2 <°

со со

i §

о ю Tt- 00 со -

о о

оо Tt< -.

о ?, ср Й СР о ю

§ 3 со

о о о

So, I о ю о 3 X

со осд

2 §

I §

о ю X

Ч ш S

а; к Со. S ж

га о, к s >• и сч

о к с g

S S § £

спн u

2 л S

о) S

U СО

S со

u сх. о н

= га

сх.

о> о £

3" н (-1,

S у g е

о. га о

Е-О СХ.

ряют поливинилхлоридный пластикат или вызывают его набухание. В результате облучения поливинилхлоридного пластиката частицами с большей энергией и введением специальных добавок происходит химическая сшивка пластиката в трехмерную структу-

Рис. 7.14. Частотная зависимость tg б поливинилхлоридного пластиката

-во -40

т ISO tc

Рис. 7.15. Температурная зависимость tg6 и е поливинилхлоридного пластиката

ру. Это повышает разрывную прочность материала в 2 раза, стойкость к продавливанию и нагревостойкость до 105° С.

Капрон. Для тонкостенных оболочек радиочастотных кабелей нормальной нагревостойкости применяются полиамидные смолы типа капрон. Оболочку изготавливают в виде трубки или обмотки лентой. Оболочка из капрона обладает высокой механической прочностью при толщинах от 0,05 до 0,20 мм, большой стойкостью к продавливанию, проколам, задирам, истиранию, она имеет небольшую массу и является надежной защитой изоляции от механических повреждений.

Капроновая смола выпускается по техническим условиям ТУ 6-06-320-71. Она предназначена для работы при температурах до -Ы05°С.

Для защиты изоляции радиочастотных кабелей, а также для повышения механической прочности в ряде случаев используют оболочки в виде оплетки из лавсана, иногда покрываемые лаком.

Фторопласт-40Ш. Это сополимер тстрафторэтилена и этилена. Он менее кристалличен, чем фторопласт-4, обладает большей твердостью и почти не склонен к ползучести. По ряду характеристик уступает фторопласту-4. Однако имеет технологические пре-

имущества - термопластичен и способен перерабатываться литьем и экструзией.

Резина. В радиочастотных кабелях повышенной гибкости для изготовления защитных оболочек иногда используется резина, представляющая собой смесь каучука, вулканизирующих веществ, наполнителей, мягчителей и других веществ. Эту смесь подвергают температурной обработке, в результате которой она превращается из пластичного в эластичное состояние и приобретает повышенные электрические и механические свойства.

Каучук может быть натуральным и синтетическим. Вулканизирующим материалом резины является сера. Для ускорения процесса вулканизации используются органические ускорители: тиу-рам, каптакс, альтакс и др. Для предохранения резины от старения под действием кислорода и солнечного света применяются противостарители, лучшим из которых является неозон «Д». Вещества, повышающие механическую прочность резины, называются усилителями. Наилучшими усилителями являются сажи, имеющие несколько видов.

Для удешевления резины в целях экономии каучука в резиновую смесь вводят минеральные наполнители, которыми обычно являются мел и тальк.

Резина, используемая для оболочек кабелей, должна иметь высокую механическую прочность как на растяжение, так и на истирание. Ее прочность на разрыв должна быть не менее 0,5 кгс/мм2 и удлинение -не менее 200%. Эти показатели после старения в термостате при температуре -Ь70°С в течение 95 ч не должны сни;каться соответственно более чем на 15 "и 40%.

Резина низкоте.чпературной вулканизации. Для защитных оболочек радиочастотных кабелей с полиэтиленовой изоляцией сред-» них размеров применяется резина низкотемпературной вулканизации марки ШНН-45 УТ на основе комбинации масло-бензостой-ких каучуков: нитрильного СКН-18 и найрита. Эта резина обладает высокими физико-механическими характеристиками: масло-и бензостойкостью, хорошей морозостойкостью и негорючестью. Вулканизируется при температуре 100-106°С и давлении 4,9-10* Н/м2 в течение 1,5 ч.

Кремнийорганическая резина. В последнее время для защитных оболочек нагревостойких радиочастотных кабелей повышенной гибкости широко используются резиновые смеси на основе крем-нийорганического и фторосодержащего каучуков.

Кремнийорганический (силиконовый) каучук является высокополимерным предельным соединением, в основной цепи которого содержатся атомы кремния и кислорода, что обеспечивает его нагревостойкость до --250°С при хладостойкости до -80°С. Температура хрупкости равна -110°С. Кремнийорганическая резина исключительно стойка к старению, способна выдерживать кратковременные тепловые удары до -f 300°С. Диэлектрические потери кремнийорганической резины имеют релаксационную природу.

Кремнийорганические резиновые смеси на основе каучука марки СКТВ обладают высокой нагрево- и хладостойкостью, стойкостью к воздействию кислорода и озона, хорошей технологичностью.

К недостаткам кремнийорганической резины относятся сравнительно низкие механические характеристики, например сопротивление разрыву, а также малая стойкость к действию агрессивных сред.

Основные свойства некоторых видов кремнийорганической резины приведены в табл. 7.5.

7.5. ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ GT ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

Влияние теплового старения на свойства медной проволоки. При температуре выше 150°С медная проволока сравнительно быстро окисляется, что ухудшает ее электрические и механические свойства. Для защиты медной проволоки от окисления ее пoкpы вают оловом, серебром или никелем. Старение покрытия происходит в меньшей степени, что обеспечивает постоянство первоначальных свойств. Наиболее стойкое покрытие - никелевое. Его недостаток в трудности пайки. Наиболее распространенным является серебряное покрытие, которое надежно защищает медную проволоку до температур 250-300°С и обеспечивает хорошую пайку проводников. Оловянное покрытие используют при изготовлении кабелей для сравнительно низких частот, так как оно приводит к существенному снижению электропроводности.

Влияние теплового старения на свойства пластмасс. Под влиянием внешних воздействий происходит старение изоляционных и защитных материалов, особенно при длительном воздействии повышенной температуры. При старении полиэтилена наблюдается его окисление и рост аморфной фазы, увеличивается концентрация карбонильных групп, что ведет к увеличению тангенса угла диэлектрических потерь (см. рис. 7.10).

Несколько иначе происходят процессы старения фторопласта. Значения тангенса угла диэлектрических потерь фторопласта-4М н тефлона ЮОХ с увеличением времени старения уменьшаются (см. рис. 7.11). Это объясняется тем, что при старении в этих сополимерах протекают процессы окисления, деструкции и улетучивания низкомолекулярных фракций.

Поливинилхлоридные пластикаты в результате старения изменяют свои свойства. Поэтому для количественной оценки средних сроков службы и хранения кабелей, изготовленных с их использованием, важно учитывать процессы старения.

В качестве критерия степени старения используют [27] коэффициент старения, определяемый по относительному удлинению: KzUIIq, где 1о и - относительное удлинение образца соответственно в начальный момент и после старения в течение заданного времени.