Электрические дипольные моменты полимеров

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДИПОЛЬНЫЕ МОМЕНТЫ ПОЛИМЕРОВ [c.593]

Так как электрический дипольный момент характеризуется определенным направлением в пространстве, суммарный дипольный момент полимера зависит от взаимной ориентации отдельных диполей [c.593]

Большая склонность ассоциатов ПВС и ПМАК к спонтанной ориентированной агрегации характеризуется существованием у них анизотропных сил притяжения, например дипольных, которые могут быть результатом униполярной ориентации полярных групп полимеров, а также молекул растворителя. Действительно, электрооптическое изучение суспензии из разрушенного геля ПВС и ПМАК показало наличие у частиц геля жесткого электрического дипольного момента. Поэтому процесс гелеобразования в растворах ПВС и ПМАК необходимо объяснить дипольным взаимодействием ассоциатов с последующим понижением энергетического барьера состояние геля определяется конкуренцией меладу связями полимер — полимер и полимер — растворитель в условиях медленной релаксации последних [390, 391]. [c.88]

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]

Под действием внешнего электрического поля в диэлектриках (к которым относятся и многие полимеры) нарушается статистически равновесное распределение заряженных частиц, появляется отличный от нуля результирующий электрический момент, возникает поляризация. Электрическим или дипольным моментом системы зарядов называют вектор 1 = 2 г1г (где qi — заряд г-й частицы 1г — плечо -го диполя). Вектор дипольного момента каждого элементарного диполя направлен от отрицательного заряда к положительному. [c.173]

Со строением молекул, их движением и взаимодействием связаны механические, тепловые, электрические, магнитные и многие другие свойства вещества. Молекулы непрестанно волнуют воображения ученых, являются объектом исследования в физике, химии, молекулярной биологии, физике полимеров, медицине. Определяются состав молекул, их размер и форма, длины связей и валентные углы, поляризуемость и дипольные моменты, частоты и амплитуды колебаний атомов и другие величины. В зависимости от состава и своего строения молекулы характеризуются различной степенью устойчивости к нагреванию, потоку радиации и другим физическим воздействиям. Строение же молекул, т. е. расположение атомов в них, предопределяется электронной конфигурацией атомов и характером химических связей между ними. [c.114]

Сжиженные инертные газы неон, аргон, криптон и ксенон являются простейшими по своим свойствам и типу межатомного взаимодействия жидкостями. Интерес к изучению их структуры связан с необходимостью дальнейшего развития теории жидкого состояния. Для этих веществ теоретические расчеты физических величин можно сделать более количественными, чем для других жидкостей. Притяжение атомов у сжиженных инертных газов описывается дисперсионными силами Ван-дер-Ваальса. Эти силы имеют квантовую природу. Своим существованием они обязаны нулевой колебательной энергии атомов. Не будь ее, нельзя было бы осуществить сжижение инертных газов, не существовало бы в природе парафинов, полимеров и многих других веществ с неполярными молекулами. Предпосылкой для появления дисперсионных сил является динамическая поляризуемость атомов и молекул, возникновение у них мгновенных диполей благодаря вращению электронов вокруг ядра. Электрическое поле такого диполя одной молекулы индуцирует дипольный момент в окружающих молекулах, что и приводит к появлению сил притяжения. [c.152]

В отличие от коагуляции, стимулируемой введением флокулянтов, при электрокоагуляции исключительно важную роль играет размер частиц (см. раздел ХП1.8). Даже в слабых полях глубина дальнего.минимума на потенциальной кривой для достаточно крупных частиц может составить несколько кТ (так как, например, для сферических частиц дипольный момент возрастает пропорционально третьей степени радиуса). Если, кроме того, учесть, что электрокоагуляция не сопряжена с преодолением барьера, можно заключить, что она практически всегда реализуема для достаточно крупных частиц. Поэтому воздействие электрическим полем может быть более эффективным, чем введение флокулянтов, в особенности для дисперсий, защищенных адсорбционными слоями ПАВ или полимеров. Если адсорбция полиэлектролита на поверхности частиц резко повышает устойчивость дисперсий в отношении электролитной коагуляции, то в отношении электрокоагуляции можно ожидать прямо противоположного эффекта, так как при этом возрастают Кз, дипольные моменты и, следователЬно, энергия поляризационного взаимодействия частиц. [c.381]

Ориентационная или дипольная поляризация наиболее характерна для полярных и отчасти неполярных полимеров, имеющих примеси молекул с дипольным моментом. Например, для неполярного полимера — полиэтилена — наблюдается дипольная поляризация за счет примесей, составляющих ничтожную долю (10 %). У другого неполярного полимера — полистирола — дипольная поляризация в стеклообразном состоянии вообще не наблюдается. Вследствие этого методы электрической (диэлектрической) релаксации наиболее эффективны в применении к полярным полимерам, имеющим в главной цепи или боковых ответвлениях (привесках) молекулярные группы с дипольными моментами. [c.237]

Реакция полимера на электрическое поле тем сильнее, чем лучше диполи ориентируются в нем и чем больше дипольный момент. Но не у всех полярных веществ полярные группы хорошо ориентируются как из-за стерических препятствий, так и вследствие особенностей строения полярных групп. Стерические препятствия, вызванные, например, наличием массивных боковых привесков, делают невозможным образование диполь-дипольных связей как между цепями, так и вдоль полимерных цепей. В этих случаях преодоление диполь-дипольных взаимодействий требует затраты меньшей энергии, что приводит к снижению энергии активации и вносит определенный вклад в снижение Тст по мере увеличения длины боковых привесков. [c.244]

Реальное существование ротамеров у макромолекул установлено рядом методов, прежде всего методом инфракрасной спектроскопии, при изучении термомеханических свойств и растяжения полимеров. Поворотно-изомерная теория лежит в основе статистической физики макромолекул. Она позволяет вычислять не только размеры макромолекулярных клубков, но н их дипольные моменты и поляризуемости, ответственные за электрические и оптические свойства. [c.71]

Разность (бп — боо) тем больше, чем выше полярность полимера (произведение дипольного момента мономерного звена на число мономерных звеньев в единице объема), т. е. чем больше диэлектрическая проницаемость полимера при Т > Тс. Из формулы (78) также следует, что остаточная поляризованность будет тем больше, чем больше напряженность поляризующего поля. Так как электрическая прочность растет с уменьшением толщины, большой пьезоэффект получают на тонких пленках. [c.39]

Интенсивность полосы поглощения в ИК спектре зависит от изменения дипольного момента молекулы для соответствующего колебательного перехода. Момент перехода имеет свойства вектора, поэтому при поляризации падающего на образец излучения уровень поглощенной энергии зависит от угла между направлением момента перехода данного колебания и направлением электрического вектора электромагнитной волны. В связи с этим при работе в поляризованном свете появляется еще один параметр —дихроизм, который наряду с частотой, интенсивностью и формой колебания может быть использован для анализа структуры полимеров с помощью И К спектроскопии. [c.14]

Поляризация полимера в электрическом поле осуществляется вследствие стремления связанных в единую цепь субъединиц разместиться так, чтобы их дипольные моменты и сильно поляризованные связи были ориентированы в направлении внешнего поля. Следовательно, можно ожидать существование корреляции между динамическим механическим поведением и электрическими характеристиками ноли-мера в переменном электрическом поле. [c.217]

Полиэтилен относится к неполярным полимерам, его дипольный момент равен нулю. Вследствие весьма высокой степени электрической симметрии он обладает высокими диэлектрическими свойствами и превосходит в этом отношении полярные диэлектрики. Диэлектрическая постоянная полиэтилена обусловливается только электронной и атомной поляризацией она имеет ту же величину, что и диэлектрическая постоянная алифатических насыщенных углеводородов. Вследствие ничтожной электропроводности полиэтилена его диэлектрические потери должны быть весьма малы (tg Б = =0,0002—0,0004). Диэлектрическая постоянная и тангенс угла диэлектрических потерь практически не зависят от частоты поля (вплоть до [c.182]

На величину внутримолекулярного взаимодействия большое влияние оказывает также расположение полярных групп. При таком расположении полярных заместителей в пространстве, при котором их электрические поля взаимно компенсируют друг друга, суммарный дипольный момент макромолекулы равен нулю. Поэтому макромолекула ведет себя как неполярная, обладает низкой величиной потенциального барьера, а следовательно, высокой термодинамической и кинетической гибкостью. Примером таких полимеров могут служить поли- [c.91]

Дипольные моменты макромолекул полимеров. Первые работы по исследованию диэлектрической поляризации полимеров ставили задачу путем определения дипольного момента установить, ориентируется ли в электрическом поле вся молекула как единое жесткое образование, имеющее форму вытянутой палочки, или полярные группы ориентируются независимо друг от друга. Последнее должно свидетельствовать о большой гибкости рассматриваемой молекулы. На рис. 10 схематически изображена ориентация диполей в полимерной молекуле. Поскольку молекула состоит из большого числа химически связанных между собой полярных мономерных звеньев, то в случае [c.267]

Однако наличие в молекуле полярных групп не всегда свидетельствует о полярности молекул в целом. Если полярные связи в молекуле расположены симметрично, то их электрические поля компенсируются, и дипольный момент молекулы равен нулю. В молекуле четыреххлористого углерода связи С—С полярны, но они расположены симметрично, поэтому цо = 0. То же самое относится и к некоторым полимерам. Так, связь С—Р полярна, но в молекуле политетрафторэтилена эти связи расположены симметрично, поэтому электрическое поле звена симметрично и вся [c.37]

Дипольные моменты макромолекул полимеров. Дипольный момент макромолекулы полимера определяется не только стерео-химической структурой мономерного звена, но и зависит от конформации цепи. На рис. 9.12 схематически изображена ориентация диполей в полимерной молекуле. Каждая конформация цепи характеризуется дипольным моментом, равный векторной сумме дипольных моментов полярных групп, распределенных вдоль цепи. Поэтому величина дипольного момента всей макромолекулы в первую очередь определяется конформационными свойствами полимерной цепи. В том случае, когда цепь характеризуется большой степенью жесткости, как это может иметь место в случае палочкообразных спиральных структур, макромолекула полимера должна ориентироваться в электрическом поле как единое целое. Суммар- [c.260]

В макромолекулах, построенных по типу углеводородов (полиэтилен, полипропилен и др.), связи неполярны, так как дипольный момент их равен нулю (заряды взаимно компенсируются). Дипольный момент может быть также равен нулю и при наличии полярных групп в полимере при симметричном их расположении (электрические поля компенсируются, и полимер не полярен). [c.15]

У полярных полимеров диэлектрическая проницаемость определяется электронной, резонансной и дипольной ориентационной поляризациями. Поэтому для них наблюдается сложная температурная зависимость диэлектрической проницаемости и, кроме того, диэлектрическая проницаемость уменьшается с частотой. На диэлектрическую проницаемость полярных полимеров оказывают влияние давление, кристаллизация и ориентация макромолекул. Мономерные звенья большей части полимерных молекул электрически анизотропны из-за анизотропии электронной поляризуемости и дипольного момента. При переработке полимеров в изделия, как правило, происходит ориентация молекул, которая приводит к из- [c.152]

Если в полимерном образце создать электрическое поле, то дипольные моменты отдельных кинетических элементов или атомных групп будут стремиться ориентироваться в этом поле. Такой процесс ориентации и представляет собой поляризацию полимерного диэлектрика. Если убрать внешнее электрическое поле, то вследствие теплового движения отдельных кинетических элементов через некоторое время поляризация полимерного образца уменьшится до нуля и система вернется в прежнее равновесное (или квазиравновесное) состояние. Такой процесс перехода к равновесию называется диэлектрической релаксацией и характеризуется временем релаксации т . Если к полимерному диэлектрику приложить переменное электрическое напряжение, то очевидно, что диэлектрические свойства полимера будут зависеть от соотношения между частотой приложенного электрического напряжения О) и временем диэлектрической релаксации т,. [c.256]

Сварка токами высокой частоты. Нагрев термопластов в высокочастотном поле происходит вследствие способности полярных групп макромолекул поляризоваться во внешнем электрическом поле. Как известно, в связях С—ОН, С—СООН, С—NH2, С—С1, С—Р электронная плотность распределена несимметрично, т. е. электронные орбитали смещены в сторону электроотрицательных атомов — кислорода, азота, хлора, фтора. На этих атомах как бы создается избыток отрицательного электричества, а на углероде — положительного. Связи приобретают полярный характер, а молекула—дипольный момент. Полимеры, содержащие полярные группы, называют полярными полимерами. К ним относятся поливинилхлорид, поливинили-денхлорид, полиамиды, полиакрилаты, эфиры целлюлозы и некоторые другие. Полиэтилен и политетрафторэтилен, в которых полярные связи расположены симметрично друг относительно друга, являются неполярными полимерами, так как дипольные моменты компенсируются. [c.443]

В отсутствие электрического поля постоянные дниоли распределены хаотически суммарный дипольный момент такой системы равен нулю. При наложении электрического поля происходит некоторая ориентация диполей, и возникает ориентационный электрический момент, характеризуемый вектором поляризации Pop. Роль постоянных диполей в полимерах играют полярные группы. Например, в случае поливинилхлорида таким диполем является группа С—С1. [c.178]

Значение электрической проводимости и закономерности ее изменения зависят от очень многих факторов типа носителей заряда (электрон, дырка, ион, полиион, молион), механизма их перемещения в полимерной матрице (зонная теория, туннельный переход, прыжковая или перескоковая модель), химического строения или структуры полимеров (наличие, характер и протяженность сопряженных связей, дипольный момент мономерного звена, степень кристалличности полимера и степень ориентации макромолекул, наличие и природа посторонних макроскопических и молекулярных добавок и примесей и др.), воздействия внещних факторов (температуры, электрического и магнитного полей и времени их воздействия). При исследовании и применении полимерных материалов особое внимание следует обращать на приэлектродные процессы, которые могут существенно влиять на силу измеряемого электрического тока. Это [c.12]

Поливинилиденфторид — частично кристаллический полимер со степенью кристалличности около 50 %. Для неполяризоваиного полимера известны 3 типа кристаллических структур а-форма (П) — неполярная, преобразуемая электрическим полем постоянного тока в полярную -форму с дипольным моментом кристаллической ячейки, перпендикулярным оси молекулы и равным [c.184]

НОГО звена, в результате чего макромолекула может иметь значительный дипольный момент ( л 100Д) в направлении ее оптической оси (т. е. в направлении вектора Ь). Высокая степень ориентационно-полярного порядка при сравнительно большой равновесной гибкости основной цепи (5 = 24) совмещается с весьма своеобразными кинетическими свойствами, которые для рассмотренных выше (стр. 80—84) линейных полимеров являются показателем повышенной кинетической жесткости макромолекул. В синусоидальном электрическом поле при частотах V в сотни и тысячи герц проявляется сильная дисперсия ДЛЭ (рис. 29), свидетельствующая о наличии релаксационных явлений и о дипольном характере наблюдаемой ориентации макромолекул. [c.106]

НИИ о молекулах как о жестких диполях. Объяснил аномально высокую электрочувствптельность некоторых молекул под действием электрического поля наличием постоянного электрического момента. Исследовал (с 1912) дипольные моменты молекул в растворах полярных и неполярных растворителей создал теорию дипольных моментов. Именем Дебая названа единица измерения дипольных моментов. Предложил (1916) метод наблюдения дифракции рентгеновских лучей в кристаллических порошках и жидкостях, нашедший практическое применение в исследовании структуры молекул. Совместно с А. И. В. Зоммерфельдом установил (1916), что для характеристики движения электрона в атоме при действии магнитного поля требуется третье ( внутреннее ) квантовое число. Совместно с Э. А. А. Й. Хюккелем разработал (1923) теорию сильных электролитов (теория Дебая — Хюккеля), Открыл (1932) дифракцию света на ультразвуке и применил ее к измерению длины акустических волн. Занимался исследованием структуры полимеров. [c.165]

Для такого жесткого полимера с молекулярной массой 10 —10 следует ожидать аномально больших дипольных моментов по сравнению с низкомолекулярными веществами. Экспериментальное подтверждение этого предположения было получено при исследовании дипольных моментов синтетических полипептидов и полиизоцианатов [22]. Дипольные моменты подобных полимеров составляют 10 0. В то же время для гибких полимерных клубков суммарные дипольные моменты макромолекул составляют величину порядка десятков дебаев при тех же молекулярных массах. Это объясняется тем, что в данном случае в электрическом поле ориентируются отдельные звенья цепи. Для гибких клубков со свободно сочлененными мономерными звеньями [c.261]

Согласно теории рассеяния света при прохождении светового пучка через раствор полимера в молекулах растворителя и растворенного вещества индуцируются электрические диполи. Величина дипольных моментов молекул изменяется с частотой световых колебаний. Эти диполи являются вторичными источниками излзгчения с той же длиной световой волны и обусловливают рассеяние света. [c.172]

Ароматические полиамиды по химическому строению являются типичными полярными полимерами, так как дипольный момент амидной группы очень велик (3,70 В) [29]. Кроме того, еа диэлектрические свойства ароматических полиамидов влияет наличие системы водородных связей [26, 30, 31], сопряжений по цепи, высокие температуры стеклования, а также то, что полярная группа находится в основной цепи. Большой дипольный момент и высокая концентрация амидных групп в полимере определяют значительную ориентационную поляризацию в электрическом поле и, как следствие, относительно высокую диэлектрическую проницаемость (при 20 °С е=5). Определенный вклад в поляризацию могут вносить и протоны, участвующие в образовании водородной связи. В ароматических полиамидах такая поляризация также может быть дополнительным фактором, обусловливающим высокое значение е. [c.195]