Диэлектрические свойства полимеро определение структуры

Удельные сопротивления полимеров и их электрическая прочность (сопротивление пробою) еще недостаточно изучены связь их с другими физическими и химическими свойствами полимеров, а также с особенностями их внутреннего строения еще недостаточно выяснена. Наоборот, по диэлектрической проницаемости и диэлектрическим потерям полимеров имеется теоретический и экспериментальный материал, который дает возможность уже в настоящее время изучать связь этих свойств с другими свойствами полимеров. Измерение диэлектрической проницаемости является основным методом определения дипольного момента молекул и изучения их полярной структуры (см. 23). В связи с этим из пяти названных выше технических характеристик диэлектрических свойств остановимся на первых двух. [c.594]

Изменение надмолекулярных структур приводит к смещению максимумов в области стеклования, т. е. значение найденное методом диэлектрических потерь, определяется не только степенью кристалличности, но и характером надмолекулярных структур. Понятие температура стеклования обычно распространялось лишь на аморфные полимеры. Однако ввиду специфики строения реальных полимеров оно имеет смысл и для кристаллического образца. Так, благодаря природе полимерных кристаллов, в них всегда присутствуют не являющиеся аморфной фазой дефектные области, существование которых приводит к тому, что в кристаллической фазе у полимеров проявляется сегментальная подвижность, не связанная с плавлением полимеров, т. е. кристаллический полимер характеризуется определенной температурой стеклования. Различие значений определяется в большей степени влиянием надмолекулярных структур, а не химическим строением полимера. Наблюдаемое смещение Гс хорошо согласуется с соображением о существовании в полимерах распределенных температур переходов. Очевидно, что некоторые свойства полимеров будут определяться подвижностью как цепей, так и структурных элементов более высокого порядка. [c.33]

Полиарилаты — очень интересный новый класс полимеров, обладающих ценным комплексом физико-механических свойств высокой теплостойкостью, значительной прочностью при повышенных температурах, высокими диэлектрическими показателями и т. д. В книге изложены вопросы, посвященные определению прочностных и релаксационных свойств этих полимеров. Описанные методы определения характеристик механических свойств полиарилатов могут быть применены для любых других классов твердых полимеров. Подробно рассмотрено влияние условий синтеза полиарилатов на формирование надмолекулярной структуры и комплекса механических свойств, описаны принципы физической модификации полиарилатов. Отдельные разделы книги посвящены растворам полиарилатов, термическим и диэлектрическим свойствам этих полимеров. [c.2]

Из табл. 2 видно, что при переработке ряда технически важных материалов температурные режимы для одного и того же полимера зависят от технологических приемов. Например, сварка изделий (листов, труб и пр.) из пластмасс, осуществляемая горячим воздухом, нагреваемым в специальных горелках, проводится при довольно высокой температуре. В этих условиях возможно разложение и окисление материала. Однако продолжительность нагревания в данном случае незначительна, что, естественно, ограничивает степень протекающей деструкции. Влияние условий переработки (температуры и продолжительности) на свойства материалов обычно определяется путем испытаний физико-механических и других свойств. Определения значений теплостойкости (по Мартенсу, Вика и другим методам), прочности на разрыв, модуля упругости, удельной ударной вязкости и относительного удлинения при разрыве проводятся по различным методикам и общесоюзным стандартам . Ухудшение этих показателей, например появление хрупкости, указывает на изменения свойств, вызванные деструкцией и иногда образованием пространственных структур. По величине растворимости и удельной вязкости растворов полимеров до и после обработки можно судить о характере протекающих процессов деструкции и сшивания . Показатели диэлектрических свойств полимера, такие, как удельное объемное электрическое сопротивление (р), тангенс угла диэлектрических потерь (1д6) и диэлектрическая постоянная, также весьма существенны при оценке электроизоляционных материалов. [c.26]

Определение диэлектрических свойств основано главным образом на измерении пробивной прочности, сопротивления, диэлектрической постоянной и фактора диэлектрических потерь. Два первых показателя имеют значение при применении материалов в технике, но не в научных исследованиях, так как эти показатели определяются влиянием различных факторов. Удельное сопротивление вещества или его проводимость определяются, исходя из предположения об ионной проводимости, по числу носителей заряда, величине заряда и подвижности носителей заряда. Число носителей заряда и величина заряда для большинства высокомолекулярных соединений неизвестны они обусловлены наличием примесей или вторичными изменениями полимера. Однако в первом приближении можно считать, что подвижность носителя заряда обратно пропорциональна абсолютной вязкости она особенно мала ниже температуры стеклования, так как вязкость в этой области составляет 10 пуаз. По этой же причине ниже температуры стеклования полярные высокомолекулярные соединения имеют высокое удельное сопротивление, которое быстро возрастает с повышением температуры и увеличивающейся при этом подвижности, при уменьшающейся вязкости Те же соображения относятся и к двух- и многофазным системам, например к случаю введения пластификатора при этом снижается температура стеклования (см. рис. 27), подвижность становится больше, а удельное сопротивление — меньше. Из измерений диэлектрических полей и фактора диэлектрических потерь в зависимости от температуры и частоты можно делать выводы о структуре полимеров. Если полярные макромолекулы подвергаются действию переменного поля, то их полярные группы ориентируются по направ- [c.200]

Особенности строения макромолекул и многообразие форм молекулярной подвижности в полимерах приводит к набору релаксационных процессов, каждый из которых связан с тепловым движением кинетических единиц определенного вида и может быть описан спектром времен релаксации. Времена релаксации, связанные с подвижностью крупных отрезков макромолекулы, например сегментов, а тем более с подвижностью элементов надмолекулярной структуры, могут быть довольно большими. Соответствующие им релаксационные процессы протекают медленно. Мелкомасштабные движения макромолекул обеспечивают более быстрые релаксационные процессы. В связи с широкой шкалой времен релаксации большая часть физических свойств полимеров имеет релаксационную природу. Так, релаксационный характер носят все механические свойства, а также электрические (диэлектрическая проницаемость, электропроводность), магнитные (магнитная восприимчивость и проницаемость). [c.4]

Структура и релаксационные свойства этих полимеров изучали методом ИК-спектроскопии и дифракции рентгеновских лучей проводили также определение их механических и диэлектрических свойств [653]. [c.554]

В особых условиях синтеза линейных полимеров (стереоспецифическая полимеризация) удается достигнуть не только полной идентичности состава звеньев и их взаимного соединения, но и определенного пространственного расположения всех замещающих групп. Такие линейные полимеры названы стереорегулярными . Стереорегулярные полимеры одного и того же состава, но разных изомерных форм растворяются в различных растворителях, отличаются структурой кристаллов и температурой их плавления, диэлектрическими свойствами, поведением в химических реакциях. [c.31]

Комплекс свойств высокомолекулярного соединения, зависящий от его химической природы, структуры, физического состояния, определяет возможность практического использования полимера. Почти во всех областях применения существенное значение имеют определенные физико-механические показатели полимера, среди которых важнейшим является его механическая прочность. Прочность и долговечность полимеров особенно важны при использовании их в качестве конструкционных материалов. В других областях применения на первый план иногда выдвигаются некоторые иные свойства, такие как адгезия к различным материалам, проницаемость по отношению к газам, парам и жидкостям, электропроводность или диэлектрические свойства и т. д. [c.97]

При диэлектрических исследованиях обычно изучают электрические свойства изоляторов. Под изолятором понимают вещество, электрическое сопротивление которого лежит в пределах от 10 до 10 Ом-см. Хороший проводник имеет сопротивление 10 Ом-см. Так как полимеры состоят из звеньев, содержащих атомы Н, С, Si, N, F и О, в которых электроны относительно малоподвижны, то они попадают в категорию изоляторов . Несмотря на нечеткость определения диэлектрика как вещества, не проводящего электрического тока, можно, однако, наблюдать поведение диэлектрика при наложении на него напряжения и получить ценную информацию о его молекулярной структуре. В то время как при исследовании проводников мы имеем дело с взаимодействием приложенного поля с заряженными электронами, в случае диэлектриков мы будем в основном рассматривать взаимодействие приложенного поля с существующими в микроскопическом масштабе постоянными диполями. [c.384]

Цель настоящей главы заключается в том, чтобы рассмотреть диэлектрические и про водящие свойства термотропных ЖК гребнеобразных полимеров в зависимости от частоты электромагнитного поля в диапазоне от нулевых до сверхвысоких частот. Такого рода исследования представляют интерес как с прикладной, так и с научной точки зрения. В научном плане изучение этих свойств дает информацию о структуре, динамике и характере упаковки полимеров в жидкости. У нас есть и вполне определенная цель — сравнить взгляды ученых полимерного профиля на проблемы, связанные с диэлектрическими явлениями, с подходами, развиваемыми специалистами в области жидких кристаллов, поскольку исследуемые нами вещества совмещают в себе свойства (желательные и нежелательные) материалов обоих классов. С нашей точки зрения, гребнеобразные ЖК полимеры следует рассматривать как ансамбли молекул жидкого кристалла, связанных полимерной цепью. Важная особенность строения таких систем заключается в наличии гибкой развязки между основной цепью и мезогенным фрагментом, обеспечивающая формирование ЖК фаз. В соответствии со сказанным, ЖК полимеры в качественном отношении ведут себя подобно низкомолекулярным жидким кристаллам, однако полимерная цепь создает значительные препятствия для молекулярных движений, что приводит к радикальным изменениям в динамике. Далее мы увидим, что, следуя именно этим принципам, можно понять диэлектрические спектры ЖК полимеров. [c.258]

Диэлектрическая релаксационная спектроскопия, в частности, применяется для исследования гребнеобразных ЖК полимеров. Это связано, во-первых, с дипольной природой обычных мезогенных фрагментов, а во-вторых, с отсутствием в таких системах сосуществующих аморфной и кристаллической фаз, что создает определенные трудности для исследования обычных полимеров. Анизотропные восприимчивость и проницаемость облегчают создание ориентированной структуры электрическим и магнитным полями. Кроме того, химическим строением полимера можно легко управлять, вводя в отдельные участки молекул функциональные группы различной химической природы. Эти два фактора в совокупности позволяют успешно интерпретировать механизмы наблюдаемых релаксационных процессов. Более того, получаемая информация дает представление и о молекулярных процессах, обусловленных рядом других свойств, например, о процессах вязкоэластической релаксации [6], которые трудно или неинтересно измерять. [c.261]

Целью настоящей монографии является изложение теоретических основ электретного эффекта и взаимосвязи между химическим строением, структурой, диэлектрическими свойствами полимеров и их электретными свойствами — способностью образовывать стабильные электреты с определенными пьезо- и пироэлектрическими свойствами. Знание такой взаимосвязи позволит специалистам различного профиля (химикам-синтетикам и технологам, инжене-рам-физикам, инженерам по технике связи и электронике) осознанно выбирать оптимальные для данной конкретной цели полимерные материалы. [c.5]

Первый том посвящен изложению основных представлений химии и физики полимеров. Это фундаментальный труд, единственный в литературе по полимерным материалам, где представлена вся область высокомолекулярных соединений. В ланно11 монографии на высоком теоретическом уровне излагаются основные представления об образовании высокомолекулярных соединенп) . Достаточно подробно описываются современные методы определения молекулярного веса полимеров и способы, позволяющие глубоко изучать тонкую структуру высокомолекулярных соединений методами рентгенографии и инфракрасной спектроскопии. Очень важно, что в монографии изложены методики по изучению механических и диэлектрических свойств полимеров, иозволяюпгие оценивать возможности их практического использования. [c.5]

Уникальная по содержанию кцига написана крупнейшими специалистами США, Англии, Нидерландов и Австрии. В ней обобщены результаты, полученные при исследовании твердого состояния органических веществ физиками, физикохимиками, химиками-органиками, биологами. Рассматриваемые в книге вопросы (рост, форма и структура кристаллов, получение чистых органических веществ и методы определения чистоты, фотохимия, термические реакции органических твердых тел и особенно полимеров, диэлектрические свойства и перенос электронов через границы органических твердых тел и др.) имеют важное научное и прикладное значение. [c.4]

Диэлектрические измерения. Диэлектрические свойства льда могут быть поняты, исходя из модели Полинга [21], согласно которой центральная молекула воды находится в тетраэдрическом окружении четырех других, с которыми она образует водородные связи. В зависимости от того, как два протона центральной молекулы расположены по отношению к четырем соседним молекулам, центральная молекула может занимать шесть различных положений. При приложении электрического поля соседние диполи не могут реориентироваться независимо. Чтобы все водородные связи сохранились, молекулярные вращения должны иметь кооперативный характер. Этот кооперативный эффект приводит к увеличению диэлектрической проницаемости примерно в д раз [22]. Для льда значение близко к 3 [23]. Для объемной воды -фактор не может сильно отклоняться от этого значения, так как в определенных пределах структуры льда и воды сходны. В самом деле, при 0°С значения диэлектрической проницаемости льда и воды приблизительно равны. Однако, как мы видели, вследствие недостатка пространства тетраэдрические структуры не могут образоваться, если полимером сорбированы небольшие количества воды. В этом случае -фактор должен значительно отклоняться от [c.141]

В связи с потребностями современной науки и техники в новых материалах, обладающих определенным комплексом свойств (высокая термическая устойчивость, сохранение диэлектрических свойств при высоких температурах, устойчивость к излучению и т. д.), особенно большое внимание привлекают неорганические полимеры. Однако вопросам их строения, природе химической связи, термодинамике процессов образования до сих пор уделялось весьма недостаточное внимание. Нет ясности и в классификации неорганических полимеров, поэтому для создания основ химии неорганических полимеров необходимо расширить наши знания в области простых неполимерных неорганических систем с позиций современных представлений о природе химических связей. Это позволит понять условия синтеза полимеров с заранее заданными свойствами, подойти к объяснению их физико-химических свойств и строения. Обнаруженные недавно избирательные ионообменные свойства гидроокисей многовалентных металлов и синтезированных на их основе гетерополикислот привлекли особо пристальное внимание к химии элементов V периода Zr (IV), Nb (V), Sn (IV), Sb (V), J (V, VII). Однако обзорных работ по химии и структуре гидроксисоедине-ний этих элементов и их солей очень мало [1—3] и в них соединениям Sn (IV), Sb (V), J (V, VII) либо уделяется небольшое внимание, либо они рассматриваются весьма односторонне [1]. [c.162]

Из сказанного понятно, что разработка методов определения степени ориентации по данным термической и механической предыстории потребует значительных теоретических и экспериментальных исследований. Создание таких методов является центральной проблемой в разработке способов целенаправленного формирования надмолекулярных структур в процессах переработки аморфных и кристаллических полимеров, поскольку ориентация влияет на механические, оптические и диэлектрические характеристики твердых полимеров. Подробное обсуждение свойств твердых полимеров выходит за пределы настоящей книги. Этот вопрос всесторонне рассмотрен в работах Алфрея [68], Лидермана [69], Трелоара [70], Тобольского [71], Ферри [72], Бики [73], Нильсена [74], Винсента [75], Мак-Крума, Рида и Вильямса [76], Штейна [77], Уорда [78] и Сэмюеля 60]. [c.77]

Получение полимерных -материалов с определенным комплексом свойств связано не только с синтезом полимеров различного химического строения и их химической модификацией, но и с созданием структур, обеспечивающих эти свойства. Одним из важных методов структурной модификации полимеров является пластификация— практический прием введения в полимеры различных жидкостей или твердых тел (пластифика.торов ), улучшающих эластичность и морозостойкость материала, а также облегчающих их переработку. Физико-химическая сущность пластификации состоит в изменении вязкости системы, увеличении гибкости молекул и подвижности надмолекулярных структур, что и приводит к повышению температур стеклования и текучести, а также к изменению всех свойств материалов — прочности, диэлектрических потерь, хрупкости и т. д. [c.451]

При оценке надежности элементов, входяхдих в состав ОК, используют методы, основанные на определении изменения химической или физической структуры, прочности, диэлектрических или других свойств полимерных материалов, из которых эти элементы выполнены. Известно, что в основе процесса старения полимеров, как правило, лежит одна элементарная химическая реакция, зависимость скорости которой от температуры описывается уравнением Аррениуса, а зависимость скорости от механических напряжений—уравнением Журкова. [c.248]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология