ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние строения и состава полимера из "Электрические свойства полимеров Издание 3" Строение макромолекул, характер их теплового движения, физическая структура полимера, наличие в нем примесей или специальных добавок влияют на вид, концентрацию и подвижность носителей. В связи с этим значение остаточной электрической проводимости зависит от многих параметров, характеризующих строение и состав полимерных диэлектриков. [c.57] Например, уменьшение зольности полиэтилена низкого давления с 1,9 до 0,06 % (масс.) приводит к снижению электрической проводимости на 3 порядка. Напротив, введение в полистирол 0,1 % (масс.) кристаллогидрата нитрата меди приводит к росту электрической проводимости полимера на 2 порядка [39, с. 129]. Равновесная сорбция полярными полимерами воды также вызывает увеличение электрической проводимости на несколько порядков. С целью выяснения влияния сорбированной воды исследовалась проводимость ацетата целлюлозы, в который в качестве ионогенных добавок специально вводили КС1, СаСЬ и другие соли. Поскольку исследованные образцы содержали различное количество сорбиро- ду ванной воды, их диэлектрическая проницаемость варьировалась в широких пределах. Результаты этих исследований представлены на рис. 23 [4, с. 32]. [c.57] Таким образом, увеличение диэлектрической проницаемости полимера как вследствие сорбции небольших количеств полярных примесей, так и при переходе от неполярных полимеров к полярным сопровождается резким ростом электрической проводимости вследствие увеличения степени диссоциации ионогенных веществ. Ионогепами в полимерах могут быть кроме воды остатки катализаторов, специальные добавки, вводимые для стабилизации, окрашивания и придания других свойств полимерам. Не исключена диссоциация и макромолекул, если они содержат легкодиссоциирующие карбоксильные, гидроксильные и другие полярные группы. В работе [40] изучалась электрическая проводимость пленок полиэтилена высокого давления до и после экстракции из них ароматических примесей типа антрацена. Оказалось, что при комнатной температуре такая очистка сопровождается уменьшением у от 2-10- до 2-10- з См/м,т.е. в 100 раз. [c.58] В результате этих реакций в полимере возникает обратимый окислительно-восстановительный цикл, который постоянно генерирует ионы Н+ и 0Н . Аналогичные процессы являются причиной резкого падения термостойкости каучуков н пластмасс при наличии в них металлов переменной валентности. [c.58] С другой стороны, введением специальных добавок можно нейтрализовать ионогенные примеси и снизить электрическую проводимость полимеров [4, с. 34]. [c.59] Соотношение (97) позволяет оценивать поверхностную проводимость полимеров по известным для них значениям угла смачивания. [c.59] При пластификации полистирола полярным ацетофеноном (рис. 25, б) -М-при С = 20 % электрическая проводимость возрастает на 4 порядка, а подвижность иона N03 — только на 1,5 порядка, т. е. в этом случае соотношение (98) не выполняется. Для этой системы увеличение электрической проводимости обусловлено ростом как подвижности ионов, так и их концентрации. [c.61] Аналогичные данные получены для поливинилхлорида, поли-4-метилпентена-1, фторопластов. [c.61] В общем случае снижение электрической проводимости может быть связано с уменьшением как подвижности ионов, так и их концентрации, особенно для полярных полимеров. [c.62] При сопоставлении данных по у и х ионов [27] (рис. 27) установлено, что для неполярного сополимера этилена с пропиленом (СЭП) снижение электрической проводимости при увеличении степени кристалличности обусловлено уменьшением подвижности ионов. Диэлектрическая проницаемость этого сополимера практически не зависит от его состава. Следовательно, концентрация ионов, согласно соотношению (86), должна оставаться постоянной при изменении состава СЭП, а следовательно, и степени его кристалличности. Для пентапласта увеличение степени кристалличности приводит к несколько большему снижению электрической проводимости, чем подвижности ионов. Это обусловлено тем, что повышение степени кристалличности этого полимера с 12 до 15% приводит к снижению е с 3,15 до 2,7 и, следовательно, к некоторому уменьшению концентрации ионов согласно соотношению (86). Таким образом, увеличение степени кристалличности полярного полимера сопровождается уменьшением концентрации и подвижности ионов. [c.62] Другим структурным фактором, существенно влияющим на электрическую проводимость, является ориентационная вытяжка полимерных образцов. В отличне от кристаллизации влияние ориентации полимерных цепей на электрическую проводимость полимерных диэлектриков исследовано значительно менее подробно. [c.62] В настоящее время в общем невозможно указать, какие конкретно ионы являются носителями в полимерных диэлектриках. Для ответа на этот вопрос необходимо проводить специальные исследования в каждом отдельном случае. Однако следует отметить некоторые общие черты механизма ионной проводимости в полимерах. [c.64] Следует учитывать, что насыщенные углеводороды, согласно общей теории кислот и оснований, могут диссоциировать с образованием протонов. Такая диссоциация доказана в углеводородах при изучении изотопного обмена. Степень диссоциации а = 10- -Ь 10- молекул полиэтилена приводит к значению у a 10- См/м, если подвижность протонов равна 10- 2 mY(B- ). Этот источник ионов может играть главную роль в хорошо очищенных полимерах. [c.64] В кристаллических и ориентированных полимерах водородные связи образуют длинные цепочки, по которым протон может перемещаться с высокой подвижностью. [c.64] Движение понов в общем случае происходит по наиболее дефектным элементам полимерного тела. Прн этом, естественно, оно тесно связано с тепловым движением макроцепей. Разработка моделей и теории ионной электрической проводимости в полимерных диэлектриках еще впереди. [c.65] Вернуться к основной статье