Bibliographie & annexes
Présentation
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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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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Rigidité diélectrique3. Polymères semi‐conducteurs et conducteurs
Des polymères spéciaux à haute conductivité électronique sont apparus au début des années 1980, parallèlement aux complexes donneurs‐accepteurs dits « petites molécules ». Ces polymères contiennent des structures organiques comportant des doubles liaisons conjuguées telles que les polyacétylènes.
Il est également possible d’obtenir des conductivités élevées en ajoutant des charges conductrices, telles que le carbone ou un métal, ou encore en ajoutant des molécules ioniques (sels d’ammonium organiques par exemple). Ces composites sont importants industriellement. Ils sont utilisés non seulement pour résoudre les problèmes d’électricité statique, mais aussi comme contacts ou même comme résistances de chauffe.
On traitera successivement ces deux types de polymères conducteurs respectivement intrinsèques et composites, puis on évoquera les polymères conducteurs ioniques. On pourra utilement se reporter à l’article [E 1 860].
3.1 Polymères conducteurs intrinsèques
3.1.1 Caractéristiques et structures
Ce sont des polymères formés de molécules porteuses de liaisons conjuguées. On sait depuis longtemps que, par traitement thermique de certains polymères, il est possible d’obtenir toute une gamme de produits de conductivité élevée.
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Le traitement thermique du polyacrylonitrile fournit, par exemple , dans certaines conditions, un polymère avec des cycles conjugués du type donné figure 24a .
La conductivité de ces produits peut atteindre 102 Ω–1 · cm–1, avec 1018 électrons non appariés...
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Polymères semi‐conducteurs et conducteurs
BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(6) - KU (C.), LIEPENS (R.) - Electrical properties of polymers. - ...
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