Propiedades eléctricas de los polímeros

Propiedades eléctricas de
los polímeros
INGENIERÍA QUÍMICA










1 INTRODUCCIÓN
Como consecuencia de las estructuras covalentes de los polímeros, éstos son aislantes
eléctricos en su mayoría. Esta propiedad es harto empleada en la industria, sobre todo en el
recubrimiento de todo tipo de conductores eléctricos y aparatos electrónicos, ya sea con el fin de
protegerlos delas condiciones ambientales o como inhibidor de altos campos eléctricos. Sobre 1910
empezaron a comercializarse plásticos en las industrias, con la introducción las resinas fenólicas
(baquelita). La industria eléctrica comenzó a utilizar los plásticos como aislante eléctrico en 1940
debido al desarrollo del PVC.
Para estudiar estas propiedades los polímeros se someten a campos eléctricos dedistinta
intensidad y frecuencia.
Los polímeros conductores se descubrieron en torno a 1974 y se conoce poco de ellos, se
trata de un campo de investigación en desarrollo.
2 PROPIEDADES ELÉCTRICAS A BAJO ESFUERZO
La manera de presentar los resultados de estas propiedades, es en gráficas de temperatura
frente al logaritmo de la frecuencia (1/t) a un determinado valor de las constantes(permitividad,
pérdidas en la tangente...)


2.1
Permitividad relativa o constante dieléctrica (εR)

Es el cociente entre la capacitancia de los electrodos con el plástico como medio (C) y la
capacitancia con la misma configuración de electrodos; pero sin el dieléctrico (CV). La permitividad
de los polímeros no polares es relativamente independiente de la frecuencia de excitación, en
cambio, la delos polares disminuye al aumentar la la frecuencia y la temperatura.

εR=

2.2

C
CV

Pérdida de ángulo dieléctrico (δ)

Es el ángulo por el que un material aislante desvía la fase 90º entre el voltaje aplicado y la
corriente resultante. Esta propiedad está controlada por el carácter viscoelástico de los polímeros. El
DETA (dielectric thermal analyser) ayuda a la medida de estapropiedad.
2.3

Factor de disipación dieléctrico; pérdidas en la tangente (tan δ)

La relación entre la potencia eléctrica disipada en el plástico y la total que circula por el
circuito, es decir, la tangente del ángulo de pérdida (δ).
2.4

Índice de pérdidas (ε2)

Es el producto entre la tangente de pérdidas y la constante dieléctrica.
ε 2 = tan δ ⋅ ε R

2.5

Resistencia volumétricaLa razón entre la diferencia de potencial aplicada entre los electrodos y el flujo de corriente.
Este valor depende del tiempo al que el polímero esté sometido al voltaje requerido, aumentando la
resistividad volumétrica con éste. Esta propiedad de los materiales también se ve alterada por la
presencia de rellenos iónicos y aditivos. La resistividad volumétrica de los polímeros es alta, delorden de 1016 Ωm.
2.6

Resistividad superficial

Se trata de la relación entre la fuerza del campo eléctrico y la densidad de corriente en la
capa superficial del material. La medida de esta propiedad es bastante compleja, ya que depende del
grosor y del estado de la capa del polímero a caracterizar. También la medida de este parámetro se
ve muy influenciada con la condiciones ambientales.La siguiente tabla muestra las propiedades arriba descritas para algunos polímeros comunes

3 PROPIEDADES ELÉCTRICAS A ALTO ESFUERZO: FALLO ELÉCTRICO
En ingeniería se emplean las propiedades medidas a bajo esfuerzo directamente, ya que la
medidas a altos esfuerzos sólo sirven de guía aproximada para elegir el material del que se diseñará
el componente.
El fallo eléctrico, como elmecánico, se encuentra relacionado con las imperfecciones del
plástico, resulta útil su estudio, ya que nos permite conocer la fuerza dieléctrica del polímero, que
está definida como el voltaje de fallo por el grosor del plástico. En general la fuerza dieléctrica de
los polímeros es muy elevada, se puede encontrar por encima de 100 MV/m.
3.1

Rotura térmica

Voltaje crítico, en el que el...