Электрические свойства пластмасс: проводимость и диэлектрические характеристики
Пришлите чертёж — получите расчёт и образец
Разработаем оснастку и изготовим партию изделий в соответствии с конструкторской документацией
Для проектировщика важны не общие слова, а цифры и условия их получения. Электрические свойства пластмасс определяются объемным и поверхностным сопротивлением, диэлектрической проницаемостью, потерями и прочностью при пробое. На них резко влияют влажность, температура, состав и наполнение.
Проводимость: объемная и поверхностная
Объемное сопротивление ρv у неполярных полимеров обычно 10^14–10^18 Ω·см, у полярных ниже из‑за подвижных ионов и сорбции воды. Поверхностное сопротивление ρs падает при загрязнении, из-за пластификаторов и влаги. Антистатики дают 10^7–10^11 Ω/кв для ESD, углеродные наполнители при перколяции формируют проводящий путь, сопротивление падает до 10^0–10^3 Ω·см.
Вывод: для стабильных электрических свойств пластмасс контролируйте влажность и ионные примеси, а проводящие марки проектируйте с учетом перколяции и заземления.
Диэлектрическая прочность и трекинг
Прочность при пробое обычно 15–60 кВ/мм и зависит от толщины, радиусов кромок, пор и стеклонаполнения. На поверхности опасен трекинг, его оценивают по CTI по IEC 60112, загрязнение и влажность резко снижают ресурс. Длина пути утечки и экранирование от коронного разряда важнее номинальных кВ/мм на шильдике.
Вывод: проектируйте формы с закруглениями, длинными путями утечки и чистыми поверхностями, иначе паспортная прочность не спасет.
Проницаемость и потери
Диэлектрическая проницаемость εr у PTFE и полиолефинов 2.0–2.35, у PVC, PBT, PA 3–4 и выше. Тангенс потерь растет с частотой и температурой, у полярных смол наблюдается дипольная релаксация. Влага в полиамидах поднимает εr и tanδ на порядки, ухудшая ВЧ-поведение и нагрев.
Вывод: для RF и высокоскоростных трактов берите низкие εr и tanδ, для HV-изоляторов критичнее высокое ρv и чистая поверхность.
Справочные диапазоны
| Материал | εr (1 кГц) | ρv, Ω·см | Прочность, кВ/мм |
|---|---|---|---|
| PTFE | 2.0–2.1 | 10^18–10^20 | 50–80 |
| PE (HD/LD) | 2.25–2.35 | 10^14–10^17 | 20–30 |
| PP | 2.2–2.3 | 10^15–10^17 | 25–40 |
| PVC, жесткий | 3.0–4.0 | 10^12–10^15 | 40–60 |
| PC | 2.9–3.2 | ~10^16 | 15–22 |
| PA6, сухой | 3.5–4.0 | 10^12–10^14 | 20–30 |
Вывод: ориентируйтесь на условия испытаний из паспорта. Для сопоставимости используйте ASTM D257 или IEC 62631 для сопротивлений, ASTM D150 или IEC 60250 для εr и tanδ, IEC 60243 для прочности.
Типичные ошибки и практические советы
- Игнорирование влажности. Сушите PA, PBT, PET и герметизируйте узлы.
- Антистатик в HV-изоляторах. Ионные добавки снижают ρv и ускоряют трекинг.
- Острые кромки и литьевые раковины. Скругляйте, контролируйте процесс и чистоту пресс-форм.
- Смешение стеклонаполненных и базовых марок. Волокно понижает прочность при пробое вдоль слоя.
- Неверная частота измерений. εr и tanδ сравнивайте на одной частоте и температуре.
- Отсутствие заземления ESD-деталей. Проводящая матрица без пути стока бесполезна.
Вывод: задайте среду эксплуатации, проверьте образцы по релевантным стандартам, затем фиксируйте требования в ТЗ. Так электрические свойства пластмасс будут предсказуемыми.
Кратко: подбирайте материал по целевой проводимости, εr и потерям, а конструкцию по трекингу и путям утечки. Нужны расчеты и верификация образцов.
Свяжитесь с нами для подбора материала и методики испытаний под вашу задачу.
info@rentgen.pro
8(812) 424-56-55