Диэлектрические потери и поляризация полимеров

Диэлектрические потери в полимерах связаны с возникающей в них поляризацией при наличии электрического поля, меняющегося во времени. Суммарная поляризация диэлектриков, имеющих [c.232]

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ И ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПОЛИМЕРОВ [c.173]

Явление поляризации диэлектриков Диэлектрические потери Уравнение Дебая Релаксационный спектр ф Природа диэлектрических потерь ф Обработка экспериментальных данных ф Процессы электрической релаксации в полимерах [c.173]

ПММА 120° С) проходит через максимум. Наличие этого максимума, находящегося в температурном интервале стеклования, показывает, что термическое разрушение остаточной поляризации, образовавшейся в ПММА, непосредственно связано с сегментальной формой теплового движения в полимере [65]. Известно, что в том же температурном интервале (рис. 7.14) находятся и максимумы диэлектрических и механических потерь ПММА (а-процессы). Они также связываются с сегментальной подвижностью в полимере, проявляющейся в условиях действия переменных механических и электрических полей. Расхождение в значениях энергий активации для процесса а-релаксации в ПММА, полученных методом термодеполяризации и методом диэлектрических потерь, могут быть объяснены спецификой обоих методов и особенностями молекулярного движения в полимере при температурах выше и ниже 7 с. Из данных рис. 7.15 видно, что разные физические методы позволяют фиксировать проявление одних и тех же процессов молекулярной подвижности в полимерах в различных температурно-частотных диапазонах, т. е. дают взаимодополняющую информацию. [c.199]

Диэлектрические потери полимеров определяются двумя физическими причинами электрической проводимостью (сквозной ток) и дипольно-релаксационной поляризацией (ток замедленной поляризации). Понятно, что химическое строение, физическая структура, фазовое, агрегатное и физическое состояние будут формировать значение диэлектрических потерь. [c.151]

Электрическую проводимость обычно определяют и исследуют в постоянном поле. Но и в этом случае проявляются эффекты поляризации, диэлектрических потерь. С другой стороны, перенос электрических зарядов в процессе проводимости изменяет электрическую емкость системы. К сожалению, взаимосвязь этих явлений и электрических свойств полимеров недостаточно учитываются и исследуются. [c.18]

Интерес к исследованиям диэлектрических потерь и проницаемости полимеров обусловлен не только важностью этих характеристик для практических применений. Современные теории диэлектрической поляризации и потерь позволяют в ряде случаев связывать значения г tgS = e"/e и параметры, характеризующие их зависимость от температуры и частоты электрического поля, со строением полимера и характером теплового движения макромолекул, т. е. имеются возможности использовать измерения этих величин для получения ряда сведений о строении полимера. [c.18]

Электрические свойства полимеров в переменных полях определяются процессом установления поляризации во времени. Движение электронов, ионов, диполей и более сложных заряженных частиц во внешнем электрическом поле сопровождается изменением взаимодействий этих заряженных частиц, приводящим к рассеянию энергии внешнего поля в диэлектрике. С процессом установления поляризации электронного и ионного смещения связаны так называемые резонансные диэлектрические потери. Для процесса установления дипольной поляризации, а также поляризации, определяемой слабосвязанными ионами, характерны релаксационные диэлектрические потери. При низких частотах существенный вклад в диэлектрическое поглощение вносят потери, определяемые электрической проводимостью [c.21]

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ И ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ [c.80]

Диэлектрические потери у неполярных полимеров так же, как и у полярных, вызваны двумя причинами дипольной поляризацией и электрической проводимостью. Однако их значение у неполярных полимеров значительно меньше, чем у полярных. Уменьшению дипольных потерь у неполярных полимеров способствуют тщательная очистка мономеров, хорошая отмывка полимера от катализаторов, стабилизация материала от окисления такими стабилизаторами, введение которых не приводит к за- [c.82]

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ И ПОЛЯРИЗАЦИЯ В КОМПОЗИЦИЯХ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ [c.118]

Наряду с диэлектрическими потерями, обусловленными поляризацией, обычно имеют место также потери, вызываемые некоторой небольшой проводимостью материала, от которой реальные материалы полностью не бывают свободны, хотя бы из-за того, что в них всегда содержатся другие вещества в виде примесей. У неполярных полимеров отсутствует ориентационная поляризация и наблюдаются диэлектрические потери, обусловленные только такой проводимостью по абсолютной величине они очень малы. [c.588]

Молекулы неполярных полимеров в целом или их части не имеют дипольного момента. Поэтому их диэлектрическая поляризация, представляющая сумму электронной поляризации и атомной поляризации Р , является только индуцированной. Их диэлектрические проницаемости низки и почти не зависят от частоты, а диэлектрические потери очень малы. В случае полярных полимеров, молекулы которых имеют дипольные моменты, происходит ориентационная поляризация, зависящая от частоты и температуры. Такие вещества могут поэтому иметь в зависимости от температуры и частоты высокие диэлектрические проницаемости и потери. У полимеров наблюдается параллелизм между диэлектрическими и механическими релаксационными процессами. Дипольная ориентация характеризуется у полимеров обычно более широким распределением времен релаксации, чем у мономерных жидкостей и твердых веществ. Наличие ионных и проводящих веществ в качестве примесей или существенных компонент отражается на свойствах полимеров, поскольку приводит к увеличению проводимости постоянного тока и, возможно, поляризации на границах раздела. [c.651]

Ольшанская и Ворожцов исследовали изменение диэлектрических потерь в кристаллизующихся полимерах при воздействии ионизирующего излучения и нашли, что тангенс угла диэлектрических потерь при ультрафиолетовом облучении возрастает, причем возрастание зависит от степени кристалличности полиамида при рентгеновском облучении тангенс угла диэлектрических потерь мгновенно возрастает, слабо изменяется с дозой и быстро восстанавливается после облучения. Авторами было также показано, что в зоне радиации в кристаллизующихся полимерах наблюдается изменение как в процессах проводимости, так и в процессах диэлектрической поляризации. [c.418]

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]

Впоследствии метод ДР был использован для изучения времени релаксации низкомолекулярных веществ (НМВ) в растворах полимеров [7, 8], для чего полярны е НМВ помещают в неполярную матрицу, в качестве которой используют стеклообразный полистирол (ПС). В области температур от —120 до —130°С он не обнаруживает диэлектрических потерь. Поэтому появление дипольной релаксации в этой области температур и примененных частот может быть связано только с движением молекул НМВ. В результате таких исследований было установлено, что по мере увеличения содержания полярного компонента в матрице ПС время релаксации т дипольной поляризации увеличивается, достигает максимального значения и далее уменьшается. Экстремальный характер изменения т обусловлен конкурирующим влиянием двух факторов — ориентацией и ассоциацией молекул НМВ, что приводит к увеличению т, и разрушением структуры полимера, что способствует увеличению подвижности молекул НМВ и уменьшению т. Эти данные показывают возможность движения молекул НМВ в матрице полимера даже при очень низких температурах. [c.433]

Общие соображения, касающиеся влияния кристаллизации на диэлектрические потери в резинах, характеризуемые величиной изложены в гл. II. Резкое уменьшение диэлектрической постоянной е под действием кристаллизации в области частот или температур, характерной для процесса дипольной релаксации, было показано на примере полихлоропрена Однако экспериментальные данные свидетельствуют о малой чувствительности диэлектрической постоянной к процессу вторичной кристаллизации полимеров. Это означает - что процесс электрической поляризации развивается в областях, где существенных структурных изменений при вторичной кристаллизации не происходит. Применение этого метода при исследовании эластомеров позволило бы судить о механизме вторичной кристаллизации в эластомерах. [c.186]

Отыскание адэкватных форм аналитического выражения связей между структурой и диэлектрическими свойствами вещества наталкивается на трудности расчета локального поля ц индуцированной поляризации, учета ближних и дальних сил, флуктуаций в статистическом ансамбле зарядов. В частности, одним из сложных вопросов является вопрос о соотношении макроскопического (т) и микроскопического (т ) времен релаксации. Как известно, т определяется из условия (ОтТ=1, где (От — частота приложенного поля, при которой фактор диэлектрических потерь е" достигает максимума, а зависимость диэлектрической проницаемости е от частоты претерпевает перегиб. Законность отождествления т и т не очевидна, так как различия между напряженностью внешнего и локального, действующего на молекулу, полей может составлять несколько порядков. Теоретические расчеты показали, однако, что отношение х 1% не выходит за пределы 0,67—1,0 [1]. Обосновывая с достаточной надежностью связь между молекулярными и макроскопическими характеристиками, существующие теории дипольной поляризации обеспечивают базу для дальнейшего развития диэлектрического метода изучения структуры вещества — установления структурно-релаксационных связей в условиях различных фазового и агрегатного состояний, температуры и давления. Особое значение это имеет для полимеров, в которых сложное молекулярное строение обусловливает сложный спектр релаксационных и структурных переходов, а следовательно, и многообразие физических и физико-химических свойств. [c.156]

Изучению диэлектриков на сверхвысоких частотах посвящено много работ [163], в которых исследования проводились на образцах, специально изготовленных или вырезаемых из изделий при ломощи резонаторного или волноводного метода. И только сравнительно недавно (10—15 лет назад) появились работы, в которых диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь измеряли методами свободного пространства, не требующими разрушения контролируемого изделия. Электрические свойства полимеров в переменных полях определяются процессом установления поляризации во времени. С процессом установления поляризации электронного и ионного смещения связаны резонансные диэлектрические потери [163]. Для установления дипольной поляризации и поляризации, обусловленной слабо связанными ионами, характерны релаксационные диэлектрические потери. Установлено [164, с. 81], что релаксационные диэлектрические потери наблюдаются в диапазоне частот 10 —10 Гц, а резонансные—10 — 10>4 Гц. [c.152]

Интерес к исследованиям диэлектрических потерь и проницаемости полимеров обусловлен не только важностью этих характеристик для практических применений. Современные теории диэлектрической поляризации и потерь позволяют в ряде случаев связывать [c.114]

Как видно из табл. 6, анизотропия диэлектрической проницаемости у этих полимеров имеет знак, противоположный знаку Дид, и значительно больше по абсолютной величине, чем 2пг,Апи- Следовательно, из-за небольшой анизотропии электронной поляризуемости мономерных звеньев основной вклад в анизотропию е вносит анизотропия дипольной поляризации. Знак анизотропии диэлектрической проницаемости у поливинилхлорида и полиметилметакрилата совпадает со знаком анизотропии фактора диэлектрических потерь. [c.140]

Сопоставление частотных зависимостей фактора диэлектрических потерь для дипольно-сегментального процесса сшитых и линейных аморфных полимеров показало, что у сшитых полимеров области максимумов более широки, т. е. шире спектр времен релаксации. Область температур появления дипольно-сегментальной поляризации зависит от строения отвердителей и густоты сетки. Как видно из рис. 100 при переходе от алифатического ангидрида к ароматическому макс дипольно-сегментальных потерь возрастает. [c.148]

Неполярные полимерные материалы, содержащие в небольшом количестве полярные примеси (остатки катализатора, стабилизаторы), можно рассматривать как композиционные материалы. Если такая примесь имеет значительную электрическую проводимость, то в таком полимерном материале наряду с релаксационными потерями, свойственными полимеру и примеси, будут еще релаксационные диэлектрические потери, вызванные поляризацией неоднородного диэлектрика (поляризация Максвелла— Вагнера). Если включения проводящего вещества обозначить индексом 1, а полимерную матрицу индексом 2, то при [c.125]

Л. Поляризация Электрические свойства полимеров харак-диэлектриков. геризуются диэлектрическими потерями [c.173]

Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. В отсутствие внешнего электрического поля заряженные частицы распределены статистически и результирующий электрический момент равен нулю. Под действием внешнего электрнческо-го по 1я равновесие нарушается, в результате чего возникает электрический момент, т е наступает поляризация диэлектрика Количественно поляризацию Р характеризуют вектором, равным электрическому моменту I единицы объема полимера [c.371]

На температурных зависимостях тангенса угла диэлектрических потерь (tg S) наблюдаются [19] максимумы, обусловленные ди-польной ориентационной поляризацией (рис. 14.3 а). При этом у полимеров, содержащих в основной или боковой цепи полярные группы, обладающие различной подвижностью, может наблюдаться несколько областей максимумов дипольно-групповых потерь (Д у и т.д.) в области температур ниже Тс. Кроме того, для кристаллизующихся полимеров на зависимостях tg ЗогтТ может наблюдаться максимум в области температуры плавления Тпл, обусловленный плавлением кристаллической фазы. Однако этот максимум не всегда можно вьщелить на фоне -процесса, особенно если интервал температур от Тс до Тщ, невелик, а значения tg S определяются на сравнительно высоких частотах. [c.380]

В блоке полимера благодаря межмолекулярным взаимодействиям возможно раздельное проявление большего числа типов подвижности макромолекулы. Это иллюстрирует температурная зависимость фактора диэлектрических потерь поли-Ы-октадецилак-риламида (7] (см. рис. 1). Монозвено этого полимера содержит только одну полярную группу СОЫН, находящуюся в боковой цепи и соединенную с главной цепью. В зависимости от температуры, которая определяет характер молекулярного движения макроцепи, поляризация проходит постадийно при температурах ниже Тс, когда основная цепь заморожена, а боковые метиленовые цепочки закристаллизованы, наблюдается процесс поляризации (р), обусловленный ориентацией диполей СОЫН. В интервале температур от —20 до 60—70 С происходит плавление кристаллических структур, образуемых боковыми цепями. Оно способствует даль- [c.157]

Успехи экспериментального изучения диэлектрических потерь и поляризации полимеров в стеклоо.бразном состоянии и в растворах способствовали. развитию теоретических исследований кинетики процесса релаксации ма,кромолекулы, описывающих мелкомасштабные (высокочастотные) процессы релаксации. Была рассмотрена [201] модель полимерной цепи, в> которой элементарной кинетической единицей являлась не гибкая гауссовая субцепь, а жесткий элемент достаточно малых размеров — мономерное звено или несколько мономерных звеньев. Расчеты показали, что диэлектрически активным движением в гибких карбоцепных полимерах в растворе является кооперативный вид движения, включающий согласованные поворотноизомерные движения скелета цепи, внутреннее вращение в боковых группах и крупномасштабные низкочастотные крутильные колебания [201]. Предполагается, что подобный механизм движения диполей имеет место при высоких температурах в пластифицированных полимерах в условиях ослабленного межцепного взаимодействия. С использованием модели малых колебаний описан процесс установления дипольной поляризации ниже температуры стеклования, который вызван, вероятно, колебаниями дипольных.групп вблизи равновесного положения при наличии диссипативных сил, приводящих к релаксационным процессам в переменных полях. [c.123]

Для указанных выше карбоцепных полимеров характерно отсутствие соста-вляюш ей дипольного момента, направленной вдоль основной цепи. В растворах полимеров, обладающих дипольным моментом, направленным вдоль цепи, следует ожидать появления области дисперсии, зависящей от молекулярной массы полимера. Действительно, для полипропиленоксида 1252] кроме основной области поглощения наблюдался максимум потерь, зависящий от молекулярной массы. Изучение диэлектрических потерь и поляризации жесткоцепных полимеров показало, что зависимость частоты максимума фактора потерь от степени полимеризации 2 хорошо описывается прямыми в координатах lg / акс— (рис. 114). [c.166]