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Auteur(s)
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Jean‐Claude DUBOIS : Ancien Directeur du groupe Chimie et Céramique au Laboratoire Central de Recherches. Thomson‐CSF - Ancien Professeur associé à l’Université Pierre‐et‐Marie‐Curie (Paris VI) Laboratoire de Chimie des Polymères - Consultant
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Lire l’articleINTRODUCTION
De nombreuses applications en électrotechnique, telles que gaines de câbles, condensateurs, enrobage de composants, supports divers, etc., font appel aux propriétés isolantes des plastiques dont la résistivité transversale est généralement supérieure à 10 9 Ω · cm. Ces propriétés dépendent bien entendu de la structure chimique des macromolécules, mais aussi de différents facteurs et, en particulier, des adjuvants ou des impuretés. Ainsi l’absorption d’eau et la nature des charges, minérales ou organiques, jouent un rôle déterminant pour les propriétés diélectriques d’une matière plastique. On peut, par exemple, rendre certains polymères conducteurs ou semiconducteurs non seulement en leur ajoutant des charges conductrices (métal ou carbone) (cas des matériaux composites) mais encore en réalisant des complexes donneurs‐accepteurs dont la résistivité transversale est comprise entre 10 3 et 10 9 Ω · cm.
L’objet de cet article est de décrire les propriétés diélectriques essentielles des matériaux macromoléculaires : permittivité, indice de pertes, résistivité, rigidité diélectrique.
Pour les valeurs chiffrées de ces propriétés pour les différentes familles de polymères, on se reportera, dans ce traité, aux tableaux de valeurs Propriétés des thermoplastiques- Tableaux comparatifs pour les thermoplastiques et Propriétés des thermodurcissables- Tableaux comparatifs pour les thermodurcissables.
En ce qui concerne les méthodes de mesure normalisées dont il ne sera pas question dans ce fascicule, le lecteur se reportera à l’article [AM 3 530] « Essais électriques » du présent traité.
Signalons par ailleurs que les matériaux isolants solides sont l’objet de plusieurs articles spécialisés dans la rubrique « Matériaux isolants » du traité Génie électrique. On se reportera notamment à l’article [D 2 300] « Diélectriques. Bases théoriques ».
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Comportement diélectrique des polymèresArticle inclus dans l'offre
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4. Rigidité diélectrique
4.1 Définition
Encore appelée champ de claquage ou champ disruptif, la rigidité diélectrique E (V/m) est définie comme étant le rapport entre la tension à laquelle se produit une perte des propriétés isolantes dans des conditions d’essais spécifiées et la distance entre les deux électrodes de part et d’autre du polymère, auxquelles est appliquée cette tension :
avec :
- e (m) :
- distance interélectrodes
- U (V) :
- tension appliquée pour laquelle le claquage se produit.
La rigidité diélectrique est exprimée couramment en MV/m.
Les essais de cette caractéristique et de ses effets sont donnés en [AM 3 530].
HAUT DE PAGE4.2 Rigidité diélectrique pratique
La rigidité diélectrique pratique des matériaux macromoléculaires est beaucoup plus faible que la rigidité intrinsèque. Elle varie de 5 à 50 MV/m environ.
Le tableau 10 donne quelques valeurs relatives aux matières thermoplastiques et thermodurcissables .
La rigidité diélectrique pratique a pour origine divers phénomènes :
-
effets thermiques ;
-
effets des décharges internes ou superficielles ;
-
effet de cheminement.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Hybrid parylene coating study. - HAC ref. no C-7746 / 2. Document Hughes Aircraft Co, août 1972.
-
(2) - HAVENS (M.R.) - Survey of low temperature of plasma polymerization and processing. - J. Vac. Sci. Technol. (USA), 13, no 2, p. 575-84 (1976).
-
(3) - GAZARD (M.), DUBOIS (J.C.) - Dielectric properties of plasma polymerized film of perfluorobutene-2. - 36th Annual Technical Conference of SPE Washington, avr. 1978.
-
(4) - Tenue au feu des matières plastiques. - Symposium GPCP Cie Française Édition (1977).
-
(5) - DUBOIS (J.C.) - Propriétés électriques des polymères et applications dans« initiation à la chimie et la physico‐chimie macromoléculaire ». - Vol. 9, GFP (1993).
-
(6) - KU (C.), LIEPENS (R.) - Electrical properties of polymers. - ...
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