Об особенностях диэлектрических потерь в полимерах

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]

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]

Если требуется материал с низким значением тангенса угла диэлектрических потерь и особенно с низким значением диэлектрических потерь, то, очевидно, следует выбрать пенопласт, хотя этот материал может оказаться совершенно непригодным с других точек зрения, например из-за низкой механической и электрической прочности. Если же, напротив, требуется материал с высокой диэлектрической проницаемостью (например, для конденсаторов), полимеры вообще могут оказаться непригодными, так как высокие значения диэлектрической проницаемости у полимеров обычно сопровождаются большими значениями тангенса угла диэлектрических потерь, особенно в области высоких частот и температур. [c.140]

Исследование диэлектрических свойств полимеров в широких температурно-частотных диапазонах является одним из наиболее эффективных способов установления особенностей их строения. Однако отклик полимерной системы на воздействие электрического поля определенной частоты отнюдь не эквивалентен механическому отклику . Поэтому, хотя метод диэлектрических потерь может быть применен для выявления области стеклования или размягчения полимеров, температура максимума диэлектрических потерь может достаточно существенно отличаться от температуры структурного стеклования, так же как частота (при заданной температуре соответствующая максимуму) может отличаться от частоты механического стеклования. Именно несовпадение релаксационных переходов, отвечающих электрическим или механическим воздействиям, по температурной или частотной шкале дает дополнительную информацию об уровнях структурной организации полимеров. [c.183]

Выбор подходящего материала для изоляции конкретного кабеля зависит от ряда факторов. Важнейшими из них, возможно, являются прочность по отношению к растрескиванию, сопротивление разрастанию надреза, износостойкость, а также технологические свойства. Высокая прочность желательна в тех случаях, когда изоляция используется как наружная, защитная, в то время как износостойкость и сопротивление надрезу особенно важны при наложении изоляции непосредственно на провод. Как правило полимеры с низким индексом расплава порядка 1,7 и несколько большей плотностью лучше сопротивляются износу и более стойки к надрезам. Желательно иметь в своем распоряжении характеристику изоляционных свойств перерабатываемых материалов, например значения диэлектрической постоянной или тангенса угла диэлектрических потерь. Это позволит до минимума сократить регулирование толщины слоя изоляции во время производства. Такие физико-механические свойства изолирующих материалов, как температура стеклования, прочность и удлинение при разрыве, должны сохраняться при эксплуатации без изменения в течение возможно более долгого срока. [c.302]

Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Характерной особенностью полимеров является независимое движе-иис отрезков цепи, состоящих нз большого числа мономерных звеньев (сегментов). [c.276]

Исследование диэлектрических свойств полимеров — один из наиболее эффективных способов установления особенностей их строения. Диэлектрический метод оказывается пригодным как для полярных, так и неполярных полимеров (полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен и т. д.), поскольку полимеров, абсолютно лишенных полярных групп, практически не существует. В соответствии с корреляциями, рассмотренными в гл. I и И, для всех полимеров установлено два типа диэлектрических потерь ди-польно-сегментальные, связанные с подвижностью звеньев или большой совокупности их (кинетических сегментов) в электрическом поле, и дипольно-групповые, обусловленные движением, например, боковых полярных групп. Если в боковой цепи полимера содержатся полярные группы, способные ориентироваться в электрическом поле независимо друг от друга и имеющие разные времена релаксации, то наблюдается сложный пик дипольно-групповых потерь. Сегментальное движение в полимерах при температурах выше температуры стеклования кооперативно, так как подвижности сегментов данной цепи и сегментов соседних макромолекул взаимосвязаны. По этой причине в процесс ориентации вовлекаются области довольно больших размеров, чем и объясняются высокие значения кажущейся энергии активации сегментального движения. Ниже температуры стеклования Тс переход сегмента из одного равновесного положения в другое требует практически беС конечно большого времени, превышающего доступную продолжительность наблюдения. [c.243]

Важной особенностью диэлектрических свойств полимеров в диапазоне СВЧ является наличие фона потерь, т. е. поглощения, слабо зависящего от частоты и температуры (рис. 47 и 48). Например, для поливинилхлорида при температурах 293— 353 К и частоте 10 ° Гц е" 0,03- 0,04, в то время как область максимальных значений высокочастотного р-процесса при 293 К наблюдается при частотах 10 —10 Гц. В диэлектриках возможны потери, не зависящие от частоты, если потенциальный барьер между двумя соседними положениями равновесия имеет двугорбую форму, причем минимум энергии на вершине барьера возникает вследствие тепловых флюктуаций [9, с. 130]. В этом случае [c.104]

Важной особенностью диэлектрических свойств полимеров в диапазоне СВЧ, определяющих их практическое применение, является наличие фона потерь, т. е. поглощения, слабо зависящего от частоты и температуры (рис. 103 и 104). Значения е" (или б) полимеров в диапазоне СВЧ сохраняют весьма высокие значения вдали от области дипольно-сегментальных и дипольно-групповых потерь. Например, для поливинилхлорида при температурах 293—353 К и частоте 10 Гц е" 0,03 0,04, в то время как область максимальных значений высокочастотного р-процесса при 293 К наблюдается при частотах 10 —10 Гц. В диэлектриках возможны потери, не зависящие от частоты, если потенциальный барьер между двумя соседними полон<ениями равновесия имеет двугорбую форму, причем минимум энергии на вершине барьера возникает вследствие тепловых флюктуаций. В этом случае [187] [c.154]

Кроме резонансных и фоновых потерь при СВЧ проявляются и дипольные а-, Р-, у Процессы, определяющие диэлектрические свойства полимеров в низкочастотном интервале этого диапазона. Дипольной поляризацией обусловлен рост б (или е") при частотах 10 —10 Гц ряда полярных полимеров при их нагревании. Поэтому естественно сопоставить особенности диэлектрических свойств полимеров при СВЧ с достаточно хорошо исследованными днпольными потерями на низких частотах. [c.157]

При введении в полимеры полярных пластификаторов появляется дополнительна., область поглощения, отвечающая пластификатору — сольватированному или взаимодействующему с макромолекулами. Особенности диэлектрических потерь, обусловленных "сольватированным пластификатором, определяются химическим строением высокомолекулярного и низкомолекулярного компонентов системы. У композиций с плохо совместимыми компонентами отмечается отсутствие влияния концентрации компонентов на температуру максимума е". Вместе с тем пластификация вызывает уменьшение интенсивности дипольно-группового процесса. [c.49]

Снятие температурно-временных зависимостей удельной электропроводности (величины, обратной удельному сопротивлению) позволяет изучать особенности проявления кинетических и фазовых переходов в полимерах при действии слабых постоянных электрических полей. Еще более перспективно для этих целей измерение температурно-частотных зависимостей диэлектрических потерь и проницаемости в слабых переменных электрических полях. В частности, по проявлению максимумов диэлектрических потерь при определенных температуре или частоте можно судить о возникновении подвижности тех или иных атомных групп или более крупных участков макромолекул. Это дает возможность установить взаимосвязь строения и свойств полимеров, что необходимо для создания требуемых для техники материалов. [c.209]

Тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость фто--ропласта-4М и особенно фторопласта-4МБ и 4МБ-2 очень высоки и мало изменяются в широком интервале температур и частот. Значения объемного и поверхностного электрического сопротивления этих полимеров также очень высоки и лишь незначительно уступают фторопласту-4 при 200 °С. Стойкость к вольтовой дуге фторопласта-4М высока, при дуговом разряде на его поверхности не образуются следы обугливания. Электрическая прочность фторопласта-4М понижается с увеличением толщины образца, но остается достаточно высокой в широком диапазоне толщин. [c.151]

Диэлектрическая проницаемость полимеров определяется их химическим строением, структурой и составом. Параметры г" и характеризующие диэлектрические потери, зависят от особенностей молекулярного движения в полимерах, а следовательно, от нх химического строения и структуры. [c.183]

Такая ситуация, К01 да 82 несшитого полимера много больше е" того же полимера, но имеющего максимальную степень сшивания, действительно имеет место, если оба полимера находятся в высокоэластическом состоянии. В этом случае основной вклад в е" будет вносить второй член правой части формулы (5.62), и диэлектрические потери будут уменьшаться с ростом степени поперечного сшивания. Такая закономерность особенно четко наблюдается в области перехода сетчатого полимера из стеклообразного в высокоэластическое состояние. При этом с ростом ф существенно уменьшается интенсивность главного релаксационного максимума (а-максимума) на температурной зависимости е" или tgo. [c.201]

Влияние пластификаторов на диэлектрические свойства полимеров. Как правило, введение в полимер пластификаторов ухудшает диэлектрич. характеристики полимеров. При П. максимум тангенса угла диэлектрич. потерь смещается в сторону более низких темп-р. Значения тангенса угла диэлектрич. потерь и диэлектрич. проницаемости тем выше, чем более полярна молекула пластификатора. Введение пластификаторов, особенно полярных, понижает уд. электрич. сопротив- [c.314]

Как будет показано ниже, изменение основных характеристик материала под действием влаги может быть наиболее просто определено на основании измерения сопротивления, тангенса угла диэлектрических потерь и емкости. На практике влияние влаги на электрический пробой пластмасс часто принимает катастрофические размеры, причем определяющую роль играет относительная, а не абсолютная влажность. При высоких температурах скорость проникновения влаги в образец увеличивается. Конденсация влаги на поверхности, особенно в присутствии ионизирующих или карбонизирующих загрязнений, может быть причиной деструкции полимера. Искровой разряд на поверхности происходит почти мгновенно при конденсации влаги, в то время как пробой объема наступает после длительного (недели или месяцы) действия влаги. [c.81]

В большинстве случаев физико-механические свойства и молекулярный вес полимера в течение периода индукции изменяются слабо. Резкое изменение свойств наблюдается в области автокатализа. Характер изменения свойств в процессе окисления становится понятным из рис. 45, где приведена зависимость некоторых величин от времени окисления полиэтилена низкого давления [И]. Характерно, что особенно резко после окончания периода индукции нарастает в полимере содержание карбонильных групп. Как показано в работе [2], именно повышение концентрации карбонильных соединений приводит к резкому повышению тангенса угла диэлектрических потерь. Так, накопление = 0-групп до 0,05% по [c.94]

Свойства полиолефинов сильно изменяются под влиянием ультрафиолетового излучения. Особенно сильно действие света сказывается в атмосфере кислорода. В работе [81] показано, что облучение пленок полиолефинов на воздухе при комнатной температуре светом ртутно-кварцевой лампы (ПРК-4) приводит к сравнительно быстрому ухудшению физико-механических свойств. Резко падает относительное удлинение (рис. 55), изменяется предел прочности при разрыве (рис. 56), увеличивается значение тангенса угла диэлектрических потерь (рис. 57). В процессе фотостарения полимер растрескивается, становится хрупким, приобретает окраску. В той же работе показано, что изменение физико-механических свойств полиолефинов в условиях атмосферного старения протекает по [c.119]

ООО и даже выше. Но такие высокомолекулярные полимеры для технического применения не всегда пригодны из-за их твердости. Практическое применение находят поли-стиролы с молекулярным весом от 40 ООО до 150 ООО. Деполимеризация полистирола с молекулярным весом до 100 ООО обычно наступает при нагреве его до 300° С. Деполимеризация же полимеров с молекулярным весом выше 100 ООО наступает при 180° С. Электрические свойства полистирола, в особенности его диэлектрические потери, в большой мере зависят от метода полимеризации. Эмульсионный метод имеет ряд технологических преимуществ перед методом блочной полимеризации. Но в полученном материале остается эмульгатор. Электрические свойства материала вследствие наличия полярных примесей снижаются. Для повышения электрических свойств полистирола, полученного этим методом, необходима тщательная отмывка эмульгатора. [c.152]

Для определения температуры стеклования полимеров применяются разные методы. Полученные результаты не всегда хорошо согласуются между собой, но обычно находятся в одном и том же интервале температур. Методы измерения очень чувствительны к разным видам движения макромолекул. Особенно это касается диэлектрических и механических потерь . Разные времена релаксации и исключительно сильная зависимость диэлектрических потерь от наличия диполей свидетельствуют, по-видимому, о различном механизме колебательных процессов. [c.14]

Гц таково, что с ростом температуры диэлектрические потери возрастают тем интенсивнее, чем больше их начальное значение. В области высоких частот (10 —10 Гц) тангенс угла диэлектрических потерь зависит от частоты тока и незначительно изменяется от повышения температуры. Значение удельного объемного электрического сопротивления определяется наличием в полимере заряженных частиц и их подвижностью. В подавляющем большинстве случаев носителями тока в полимерах являются ноны. Поэтому удельное и объемное электрические сопротивления существенно снижаются при наличии примесей, особенно полярных (вода), и в условиях, облегчающих ионизацию молекул. Значение этой характеристики экспоненциально падает с температурой. [c.9]

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]

В настоящей главе рассматриваются -спектральные методы исследования полиолефинов инфракрасная спектроскопия, метод ядерного магнитного резонанса, измерение механических и диэлектрических потерь. Все эти методы позволяют исследовать такие процессы в полимере, как колебания атомов и их групп и конфор-мационные превращения макромолекул. Поэтому везде, где это возможно, мы будем стараться объяснять экспериментальные факты особенностями молекулярного строения исследуемого полимера. Различные спектральные методы позволяют по-разному подойти к выяснению особенностей данного полимера и имеют, в сущности, очень мало общего. В соответствии с классической теорией методы инфракрасной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса относятся к так называемым резонансным методам, а измерения механических и диэлектрических потерь связаны с явлениями релаксации или запаздывания. Общим между различными методами является то, что воздействие на исследуемый материал фактора X приводит к возникновению реакции этого материала, выражаемой фактором X. Если X изменяется по гармоническому закону, то и л изменяется по такому же закону, но в общем случае с отставанием по отношению к изменению X. Это положение может быть записано следующим образом [c.279]

При введении в полимеры полярных пластификаторов появляется дополнительная область поглощения, отвечающая пластификатору сольватированному или-взаимодействующему с макромолекулами (рис. 111). Особенности диэлектрических потерь, обусловленных сольватированным пластификатором, определяются химическим строением высокомолекулярного и низкомолекулярного компонентов системы и не являются следствием негомо-генности, для которой характерна независимость температур областей максимальных значений б" от концентрации компонентов. [c.161]

Как указано выше, пропитанная бумага, используемая для изоляции кабелей, содержит тяжелые малоочищенные масляные дистилляты. Такие масла перед использованием обычно тщательно дегидратируют и деаэрируют. Следует обратить внимание на возможность повреждения бумажной изоляции, по-видимому, тихими разрядами. Тихие разряды, происходящие в слабых местах изоляции, вызывают появление пузырьков газа [124—127] и смолистых полимеров, которые (особенно первые) служат признаком дальнейших, более разрушительных разрядов. Интересно заметить, что ароматические и полиароматические углеводороды сами не только не выделяют газа, но и способствуют подавлению газообразования в масляных смесях, содержащих эти углеводороды. Окисляемость описываемых масел тоже имеет практическое значение увеличиваются электропроводность, диэлектрические потери и значительно увеличивается смачиваемость водой пропорционально небольшому увеличению кислотности [128—134]. [c.567]

Расхождения в значениях энергии активации для процесса а-рёлаксации в ПММА, полученные методом термодеполяризации и методом диэлектрических потерь, могут быть объяснены спецификой обоих методов и особенностями молекулярного движения в полимере при температурах выше и ниже Тс (рис. VII. 20). [c.260]

Углеводороды давно известны как хорошие диэлектрики. Например, у парафина высокое удельное объемное сопротивление— порядка 10 —10 ом-см и низкие диэлектрические потери. В качестве жидких диэлектриков широко применяются нефтяные масла (трансформаторное, конденсаторное и др.), представляющие собой смеси углеводородов различного строения. Как было показано выше (стр. 56), высокомолекулярные углеводороды, полученные синтетическим путем, должны такясе обладать хорошими электроизоляционными характеристиками ввиду отсутствия в структуре молекул полярных групп. Вместе с тем большие молекулярные веса синтетических полимеров и особенности их структуры обусловливают появленце свойств, которыми природные углеводороды не обладают. Например, полиэтилен, а также полученный за последнее время полипропилен по сравнению с парафином имеют значительно более высокую температуру плавления, большую твердость и обнаруживают такие новые свойства, как гибкость, прочность на разрыв, способность подвергаться экструзии и др. [c.92]

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]

Полярность основного звена привела к ухудшению некоторых диэлектрических свойств, в особенности тангенсов угла диэлектрических потерь ПТФХЭ, что ограничивает его применение при высоких частотах. Однако благодаря высоким значениям электрического сопротивления, электрической прочности и дугостойкости полимер является ценным диэлектриком при низких частотах. Вследствие несмачиваемости водой и отсутствия водопоглощения высокие электрические свойства, поли- [c.66]

Увеличение степени кристалличности приводит к повышению температуры максимума дипольно-сегментальных потерь, т. е. к увеличению наиболее вероятного времени релаксации, при этом температурный коэффициент времени релаксации, т. е. энергия активации, практически пе изменяется. Изменения Гмакс дипольно-групповых потерь при увеличении степени кристалличности носят случайный характер. У некоторых полимеров кристаллизация не влияет на Гмакс дипольно-групповых потерь, у других приводит к небольшому повышению Т макс) 3 У ПОЛИТрИ-фторхлорэтилена, наоборот, — к понижению Г акс. Особенно сильно влияет степень кристалличности на уменьшение фактора диэлектрических потерь в области дипольно-сегментальной релаксации. Так, у полиэтилеитерефталата с изменением степени кристалличности от О до 60% дипольно-сегментальных потерь уменьшается в 4 раза, а дипольно-групповых потерь — всего в 1,6 раза. Увеличение степени кристалличности вызывает резкое уменьшение параметра распределения по временам [c.91]

Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Характерной особенностью полимеро является независимое движение отрезков цепи, состоящих из большого числа звеньев (сегментов ). Этот вид движения рассматривался в главах IV, VII и VIII. [c.252]

У некоторых полимеров кристаллизация не влияет на температуру максимума дипольно-групповых потерь, у других приводит к небольшому повышению Гмакс а у политрифторхлорэтилена, наоборот, — к понижению Гмакс-Особенно сильно влияет степень кристалличности на уменьшение фактора диэлектрических потерь в области дипольно-сегментальной релаксации. Так, у нолиэтилентерефталата с изменением степени кристалличности от О до 60% Е акс дипольно-сегментальных потерь уменьшается в 4 раза, а биакс дипольно-групповых потерь — всего в 1,6 раза. [c.137]

Изучение диэлектрических потерь и ноляризации в растворах полимеров представляет интерес для выяснения особенностей теплового движения макромолекул в условиях ослабленного межцепного взаимодействия. Обш,ие вопросы теории релаксации гибких макромолекул рассмотрены на основе модели ожерелье бусинок , предложенной Раузом, Зиммом, Бики, Каргиным и Слонимским. [c.163]

То что молекулярная природа у-релаксации при —80 °С (1 кГц) определяется аморфными областями полимера, можно заключить из диэлектрических данных и данных ЯМР. Работы Реддиша с сотр. [26] (рис. 5), а также Михайлова [27] показывают, что у-максимум диэлектрических потерь падает с ростом степени кристалличности или что диэлектрические потери пропорциональны содержанию аморфной части. При определении молекулярной природы этих релаксаций особенно ценными [c.393]

То, что процессы получения полимеров сопровождаются изменением объема полимеризующейся массы, позволяет использовать при исследовании, особенно в лабораторных условиях, дилатометрический и гравиметрический методы [6]. В условиях производства находит применение приборная техника, позволяющая одновременно определять разогрев от теплоты реакции, вязкость, усадку и т. д. Перспективными для исследования процессов, происходящих в форме, оказываются такие физические методы, с помощью которых определяют электрическое сопротивление и тангенс угла диэлектрических потерь и ряд других. Для процессов, протекающих с высокой скоростью, важна конструкция элементов сопряжения рабочих ячеек с литьевым оборудованием. Примером такого подхода могут служить лабораторные установки для реакционно-инжекционного формования, практически представляющие собой одновременно калориметр, вискозиметр и устройство для изготовления образцов для механических испытаний. [c.96]

В группу низкочастотных пластиков вжодят все термопластичные органические полимеры полярного строения, для которых характерны дипольно-релаксационная поляризация в электрическом поле, повышенные диэлектрические потери на высоких частотах и существенная зависимость диэлектрических параметров от температуры и частоты (см. рис. 1.7—1.9, 1.11, 1.14). Основные свойства низкочастотных пластиков приведены в табл. 2.4. Ниже мы рассмотрим характерные особенности важнейших низкочастотных пластиков и области их применения. [c.51]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология