改性塑料在5G時(shí)代可用于設(shè)備的外框、鍵盤、后蓋、中框、支架等部件,具有外殼包覆、裝飾、支撐和連接等作用。常見的改性塑料樹脂如圖1所示。 圖1改性塑料用高分子樹脂 電工中一般認(rèn)為電阻率超過1010·cm的、在電場(chǎng)中以感應(yīng)而并非傳導(dǎo)的方式呈現(xiàn)其電學(xué)性能的物質(zhì)為電介質(zhì),通俗稱之為絕緣材料。絕大多數(shù)高分子樹脂是由碳、氫、氧、氮、硫?yàn)橹魍ㄟ^共價(jià)鍵按照特定的序列和立體構(gòu)型連接起來的大分子量合成材料,分子中沒有可移動(dòng)的自由電子,即使在外加電壓的情況下,也不能形成電子的定向移動(dòng),同時(shí),絕大多數(shù)高分子樹脂不含有對(duì)電磁波吸收、反射的金屬元素或分子結(jié)構(gòu);而高分子樹脂是改性塑料最重要的、占比例最高的基材,因此我們默認(rèn)絕大多數(shù)改性塑料為絕緣性材料。 改性塑料的絕緣性一般通過體積電阻率、介電常數(shù)和介電損耗、擊穿電壓三項(xiàng)表示。 體積電阻率,是材料每單位體積對(duì)電流的阻抗,用來表征材料的電性質(zhì)。通常體積電阻率越高,材料用做電絕緣部件的效能就越高。通常所說的電阻率即為體積電阻率。 式中,h是試樣的厚度(即兩極之間的距離);S是電極的面積,ρv的單位是Ω·m(歐姆·米)。高分子材料的體積電阻率一般在108-1018Ω·m。 介電常數(shù)(dielectric constant)是表征電介質(zhì)的最基本的參量。表征材料極化并儲(chǔ)存電荷能力的物理量稱為介電常數(shù),用ε表示,無量綱。 式中:Cx—電容器兩極板充滿介質(zhì)時(shí)的電容;C—電容器兩極板為真空時(shí)的電容;ε—電容量增加的倍數(shù),即相對(duì)介電常數(shù)。介電常數(shù)的大小表示該介質(zhì)中空間電荷互相作用減弱的程度。作為高頻絕緣材料,ε要小,特別是用于高壓絕緣時(shí)。 介電損耗(tgδ):指電介質(zhì)材料在外電場(chǎng)作用下發(fā)熱而損耗的那部分能量。介質(zhì)損耗通常是指交流損耗。常將電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下,單位時(shí)間消耗的電能叫介質(zhì)損耗。工程中,常將介電損耗用介質(zhì)損耗角正切tgδ來表示。tgδ是絕緣體的無效消耗的能量對(duì)有效輸入的比例,它表示材料在一周期內(nèi)熱功率損耗與貯存之比,是衡量材料損耗程度的物理量 式中:ω—電源角頻率;R—并聯(lián)等效交流電阻;C—并聯(lián)等效交流電容器 介質(zhì)損耗對(duì)于用在高壓裝置、高頻設(shè)備,特別是用在高壓、高頻等地方的材料和器件具有特別重要的意義,介質(zhì)損耗過大,不僅降低整機(jī)的性能,甚至?xí)斐山^緣材料的熱擊穿。 擊穿電壓和擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度:是表征某種材料絕緣性能最重要參數(shù)。擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度也稱為介電強(qiáng)度。兩者的關(guān)系為: 擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度 E=V/h 式中:V—擊穿電壓;h —材料厚度;單位為kv/mm。 表1給出了部分高分子樹脂的介電性能典型參考值。 表1部分高分子樹脂的介電性能典型參考值 介電常數(shù)ε與材料分子的極化能力息息相關(guān)。高分子樹脂的ε由主鏈結(jié)構(gòu)中的鍵的特性和排列所決定。非極性材料的極化能力小,ε和tg都較小,例如HDPE、PP、PS和PTFE的ε均在3以下;極性材料分子結(jié)構(gòu)中含有極性較強(qiáng)的酯鍵、酰胺鍵、羰基等,導(dǎo)致分子在電場(chǎng)中極化能力較強(qiáng),ε和tg越大,它們的介電常數(shù)普遍在3-5之間;極性取代基團(tuán)影響更大,且其數(shù)目越多, ε和tg越大,例如離子聚合物、磺酸鹽、馬來酸酐共聚物等。 典型改性塑料是以高分子樹脂為基材,添加了纖維、助劑和填充劑并經(jīng)過高溫?cái)D出造粒過程制得的成分復(fù)雜的復(fù)合材料,介電常數(shù)ε的影響因素更多,不僅與高分子樹脂基材的介電常數(shù)有關(guān),也與其中添加的纖維、助劑及造粒過程中它們彼此發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)過程形成的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 |
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