Конденсаторы. Если на полимерную пленку большой длины нанести в вакууме напылением тонкий слой металла (алюминий, цинк) и снабдить токовыводами, то можно получить миниатюрный высокоомный и экономичный микроконденсатор. Небольшой нагрев свернутой металлизированной с одной стороны пленки приводит к свободной усадке (2...5%), что позволяет увеличить долговечность изделия. Основные требования к полимерным пленкам, применяемым в качестве конденсаторов, довольно жесткие, что, естественно, удорожает изделие: «химическая чистота» полимера; отсутствие включений размером в 2...3 раза больше толщины основы минимальная разнотолщинность (не более ± 1 и ± 0,5 мкм по длине пленки толщиной соответственно 20...50 и 3...5 мкм).
В качестве пленки для изготовления ординарных конденсаторов используют ПЭТФ, ПС, ПК толщиной 5...10 мкм. Конденсаторы повышенной емкости при минимальной массе выполняют из пленки толщиной 3...5 мкм.
Изоляция электропроводов. В качестве изоляционной ленты применяют пленки из ПВХ с липким слоем или без него. Для изоляции проводов сложного профиля, а также стыков проводов хорошо зарекомсндовали себя термоусадочные пленки из ПЭТФ и «сшитого» ПЭ. Изолированные такими пленками провода и стыки подвергают кратковременному нагреву (горячим воздухом); в результате пленка плотно облегает стыки проводов сложного профиля и даже герметизирует их.
В последнее время для герметизации проводов электродвигателей, работаюших в условиях воздействия высоких температур и коррозионных сред (например, погружные электродвигатели в нефтяных скважинах), применяют пленки повышенной термостойкости. Для этой цели используют термостойкие пленки на основе ПИ с термостойким покрытием (герметиком), в качестве которого применяют фторопласт. Полиимидные пленки должны быть термоусадочнымн. После намотки их на провод или другой токонесущий элемент при воздействии температуры происходят усадка пленки из ПИ и герметизация витков вследствие сплавления слоев фторопластового покрытия. В СНГ такие пленки выпускают под индексом ПМФ;
в качестве плавкого фторопластового покрытия применяют сополимеры тетрафторэтилена а гексафторпропилена. За рубежом изготовляют полиимидную пленку со специально синтезированным липким слоем полипиромеллитамидокислоты или термостойкого адгсзива. Такие покрытия успешно эксплуатируют, например при = + 270 °С более 2000 ч; они не теряют эластичности и при t = - 200 "С. Применяют для зашиты проводов, кабелей, пазовой изоляции обмоток электродвигателей, трансформаторов, изоляцйи бухт провода, погружных насосов.
В более мягких условиях работают изоляционные элементы проводов на основе фторопластовых пленок (при t до 250 °С). Однако вследствие плохой механической обрабатываемости и низкой стойкости к коронному разряду применение фторопластовой изоляции ограничено некоторыми видами электродвигателей и трансформаторов.
Кроме перечисленных основных видов термостойких электроизоляционных пленок применяют (в основном за рубежом) пленки из полифениленоксида, полидиметилпентана, полисульфонов и др.
Электреты представляют собой пленочные полимерные диэлектрики, способные длительное время находиться в наэлектризованном состоянии. В качестве материала для изготовления элсктретов используют ПТФЭ, поливинилиденфторид, полифениленоксид, ПИ, ПК, ПЭТФ, ПА, ПВХ, полиметилметакрилат (ПММА). Важнейшие характеристики электретов — поверхностная плотность зарядов, потенциал поверхности и время жизни зарядов. Так, на пленках толщиной 1...2 мкм поверхностная плотность зарядов может составить (З...5)10-5 Кл/м2 (ПММА), на пленках толщиной 10 мкм — 10-3 - 10-4 Кл/м2
(ПТФЭ, ПЭТФ, ПК). Поверхностная плотность зарядов электретов со временем уменьшается. При нормальных условиях хранения время жизни зарядов составляет от 0,5 до 3 лет. Повышение температуры хранения, влажности окружающей среды, воздействие радиоактивного излучения приводит к ускоренному уменьшению зарядов злектретов. Важное свойство электретов — способность изменять величину и знак поверхностных зарядов при механическом нагружении (пьезоэффект). Так, пьезоэлектрический коэффициент пленочных термоэлектретов из поливинилиденфторида и поливинилхлорида соответственно (10...20)•10-12 и 3-10-12 Кл/м.
Электреты могут деформироваться под действием электрического поля (электрострикция), вырабатывать электрический ток при нагревании или охлаждении (пироэлектричество). Пленочные электреты широко применяют в «миниатюрной» технике, используют в качестве источников постоянного электрического поля в датчиках механических напряжений и деформаций, в электрометрах, высоковольтных генераторах, устанавливают в микрофонах, громкоговорителях, звукоснимателях в качестве аккумуляторов электроэнергии для питания приборов в аварийных ситуациях, в дозиметрах радиоактивных излучений.
Электропроводные полимерные пленки характеризуются удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 Ом-см. Существует два вида электропроводных пленок: гомопленки (из одного полимера), обладающие полупроводниковыми свойствами, и гетеропленки (из полимеров с различными токопроводящими наполнителями), содержащие сажу, графит, порошки никеля, меди, серебра и других металлов.
Полупроводниковые полимерные пленки. Получение таких пленок связано с технологическими трудностями: не все из них хорошо растворяются или переходят в расплав, из которого впоследствии формируют пленку. Возможности переработки таких полимеров в пленки, волокна и другие изделия ограничены. Полимеры, обладающие полупроводниковыми свойствами, относятся к классу материалов типа поливиниленов (полиенов, полиметинов), полиинов, поли-п-фениленов, полиацетиленов, полиариленов, полибензонитрилов, полипиридинов, полиаминов, или к полимерам, макромолекулы которых содержат систему сопряженных химических связей. Такие пленки и изделия из них широко применяют в технике. На их основе можно создавать выпрямители, тензодатчики, терморезисторы, термоэлектрические генераторы, антистатические покрытия фоторезисторов, детекторы ИК-излучения, фотоэлектрические датчики, чувствительные слои для электрофотографии и др. В перспективе применение пленок позволит реализоват эффект сверхпроводимости. Дальнейшей переработкой подобных пленок, например получением их в ориентированном состоянии, достигают эффекта анизотропии проводимости, т.е. ориентацией макромолекул таких полимеров (в пленках, волокнах) можно создать изделия, характеризующиеся анизотропие оптических, электрических и фотоэлектрических свойств.
Токопроводные пленки. Синтетические пленки, являющиеся большинстве своем диэлектриками, можно сделать электропроводными по крайней мере двумя способами.
Поверхностная обработка состоит в нанесении специальных веществ являющихся относительно хорошими проводниками электрических зарядов, на поверхность полимерных пленок, волокон. В качестве таких веществ применяют так называемые поверхностно-активные (ПАВ) или рошкообразные минеральные вещества. Наиболее распространены оксиэтиллированные синтетические кислоты фракций С14…..С18, оксиэтиллированные лауриновая, стеариновая и олеиновая кислоты, а также оксиэтиллированные высшие жирные спирты, сульфоэфиры высших жирных и ненасыщенных кислот. Массовая доля наносимых веществ 0,2...0,8%. В качестве электропроводных материалов для полимерных пленок применяют порошок металлического серебра, оксида олова, гигроскопические соли (хлориды кальция, лития, магния), сажу. Удельное поверхностное электрическое сопротивление пленок из ПВХ, ПС, ПЭ, ПК и др. порядка р = 1012 ...1017Ом. При поверхностной обработке пленок из ПВХ составом из сажи, даоксилфталата и метилэтилкетона (соответственно около 25; 30 и 40 частей по массе с добавками образуется электропроводная поверхностьс рs = 20 Ом.
Полимерные материалы вообще и в частности пленки, содержащие наполнитель, проявляют электропроводные свойства только при образовании в полимере частичками наполнителя цепочечных структур. В качестве наполнителя применяют порошки оксидов алюминия, железа, меди, а также графита, сажи. При введении различного количества токопроводной добавки в полимер, из которого изготовляют пленку, значительно и по-разному меняется удельное сопротивление. Так, удельное сопротивление полиэтиленовой пленки рv = 1012…1013 Ом*см; после добавления 10; 20 и 40 % канальной сажи соответственно рv= 2*1016; 1,8*106 и 6,1*102 Ом*см.
В зависимости от удельного объемного сопротивления электропроводные пленки применяют для различных целей. Пленки с рv= 103..1 Ом*см применяют в качестве электронагревательных элементов различных приборов (при небольшом электрическом напряжении такие пленки нагреваются до температуры не выше температуры размягчения пластмассы), пленки с рv = 106 ...103 Ом*см — в качестве изделий, в которых не должно накапливаться статическое электричество (пленочная облицовка салонов самолетов, транспорта, особо точных приборов и др); пленки с рц = 1...10 Ом-см — в печатных электрических схемах, волноводах.
Из пленок с рv = 1012…1013 Ом*см м изготовляют наружную изоляцию трубопроводов для районов Севера. При пропускании по ней слабого электрического тока она нагревается и предотвращает замерзание транспортируемых по трубам жидких нефтепродуктов.
Пленки с большим количеством солей тяжелых металлов и комплексным наполнителем применяют в качестве экрана направленных электромагнитных излучений, для защиты электронных приборов от помех.