Поляризация полимеров электрическим полем

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

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]

Поляризация полимеров электрическим полем [c.437]

С обращением поляризации действием электрического поля. Шибаев и др. [1, 34] проводили подобные измерения в смектических С ЖК полимерах пироэлектрическим. методом . [c.202]

Электропроводность к - величина, обратная электрическому сопротивлению, - характеризует способность материала проводить электрический ток. Для ненаполненных полимеров, в том числе эластомеров, значения к = (И / (где / - сила тока, Еэ - напряженность приложенного электрического поля) весьма малы и близки к значениям к для диэлектриков [30]. Наряду со способностью к поляризации в электрическом поле это свидетельствует о принадлежности полимеров к классу диэлектриков, т.е. об отсутствии у них свободных электронов. В последние годы для создания полимерных изделий, обладающих высокой проводимостью и выполняющих роль полупроводников, нашли широкое применение материалы, способные длительно сохранять заряд на поверхности после электризации, так называемые электреты. [c.551]

В полимерах под действием внешнего электрического поля в общем случае может происходить электронная и атомная поляризации, Что же касается ориентационной поляризации, то она может иметь место лишь при наличии в молекулах полярных группировок атомов, в частности — гидроксильных групп, атомов галогенов и др. Поскольку такие группы в высокополимерах входят в состав больших молекул, то изменение ориентации их под действием электрического поля сильно стеснено. Соответственно с этим возрастает их время релаксации и усиливается зависимость поляризации от частоты поля. [c.595]

Под действием внешнего электрического поля в диэлектриках (к которым относятся и многие полимеры) нарушается статистически равновесное распределение электрически заряженных частиц, что приводит к появлению отличного от нуля результирующего электрического момента, т. е. наступает поляризация. Поляризацию количественно характеризуют вектором поляризации Р, равным электрическому моменту единицы объема диэлектрика. Если диэлектрик однороден и смещение зарядов одинаково во всех точках, то вектор Р одинаков по всему диэлектрику. Такую поляризацию называют однородной. Поверхностная плотность поляризационных зарядов равна нормальной составляющей Р в данной точке поверхности. [c.231]

Метод термодеполяризации позволяет вести исследования в области инфранизких частот, что важно при изучении медленных молекулярных процессов (т 1 с). Такие процессы, в частности, связаны с началом сегментальной подвижности полимеров в условиях, когда частота периориентации диполей сегментов близка к нулю . Термодеполяризацию исследуют следующим образом. На пластинки толщиной к = 4,5 мм путем испарения в вакууме наносятся круглые алюминиевые электроды диаметром 50 мм. Затем получают термоэлектреты при температуре поляризации на образцы накладывают постоянное, поддерживаемое определенное врем , напряжение. Под влиянием электрического поля в результате теплового движения диполи в полимере ориентируются. Это относится к диполям, подвижным при данной температуре. В результате происходит накопление объемного электретного заряда. В этом состоянии образцы быстро охлаждают до температуры, значительно более низкой, чем температура стеклования Та данного полимера, после чего внешнее поле снимают. [c.254]

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]

Другой тип энергетических потерь в диэлектриках связан с электронной Рэл и атомной Рат поляризациями, обусловленными смещениями (ток смещения) под действием электрического поля электронов, ядер, ионов или атомных групп (резонансное поглощение). Для практического применения диэлектриков представляет интерес рассмотрение деталей перехода от установившейся полной поляризации при низких частотах к поляризации при оптических частотах, так как они непосредственно связаны с разделением поляризации при низких частотах на ее составляющие ориентационную и деформационную (атомную и электронную). Резонансные потери проявляются при частотах Ю —10 Гц (миллиметровая и инфракрасная области длин волн). Существование их у полимеров обусловлено наличием собственных колебаний атомных групп. Некоторые полосы поглощения в инфракрасной области связаны с трансляционными движениями диполей. Характер изменения потерь энергии при этом имеет сходство с соответствующими зависимостями при дипольной релаксации. Мнимая составляющая " обобщенной диэлектрической проницаемости е изменяется в окрестности резонансной частоты примерно так же, как и при дипольной релаксации (проходит область максимума), хотя потери энергии в этом случае имеют другую природу и требуют иного аналитического описания. В то же время диэлектрическая проницаемость е при дипольной релаксации и резонансном поглощении изменяется ио-разному. [c.178]

Различным диэлектрикам, в том числе и некоторым полимерам, присуще электретное состояние, характеризующееся наличием поверхностных зарядов и возникающее при воздействии на полимер таких внешних факторов, как электрическое поле повышенной напряженности, облучение электронами и ионами. Электреты представляют собой электрические аналоги постоянных магнитов и в окружающем их пространстве создают постоянное электрическое поле. Они являются постоянно поляризованными диэлектриками, имеющими на противоположных поверхностях заряды разных знаков, причем последние могут быть как связанными, так и свободными. Физические свойства электретов существенно зависят как от особенностей диэлектриков (их полярности и электропроводности), так и от режима изготовления (например, напряженности поля, температуры и времени поляризации). [c.193]

С ростом температуры электрическая прочность полимеров в переменном электрическом поле прн любом механизме пробоя снижается сначала (до Гс или Тпл) незначительно, а в области Тс или Тп происходит ее резкое уменьшение. В постоянном электрическом поле в области Тс иногда наблюдается. максимум пр, обусловленный дипольной поляризацией, ослабляющей напряженность приложенного поля. [c.380]

Электрическую релаксацию полимеров можно наблюдать как в постоянном, так и в переменном электрическом поле. При включении постоянного электрического поля в полимере возникает ток, уменьшающийся со временем (ток поляризации). По установлении в диэлектрике дипольной поляризации ток перестает зависеть от времени и тогда по остаточному току можно определить электрическую проводимость полимера у, зависимость которой от температуры описывается выражением [c.237]

В полимерах под воздействием электрического поля возникает электрическая поляризация. При этом может наблюдаться несколько видов электрической релаксации. [c.249]

Для статических режимов характерны изменения во времени токов поляризации, аналогичные явления ползучести и релаксации напряжения при механических воздействиях. Для нх исследования применяют метод термостимулированной деполяризации, аналогичный методу термостимулированного сокращения предварительно деформированного полимера. При воздействии переменного электрического поля в полимерах возникает несколько типов релаксационных процессов низкотемпературные р- и у-переход и а-переход в области стеклования. Первые два относятся к так называемым дипольно-групповым, где кинетическими единицами являются боковые привески (V-переходы) или мелкомасштабные участки (звенья) главной цепи (р-переход). Процесс а-релаксации в электрических полях называют дипольно-сегментальными, так как кинетическими единицами этого процесса являются сегменты. [c.249]

Большинство полимеров являются типичными диэлектриками. В полимерах, помещенных в электрическое поле, возникает электрический момент, т. е. происходит электрическая поляри-защ я. Поляризация единицы объема диэлектрика, которую называют вектором поляризации, может быть представлена в виде суммы [c.178]

Обычно при исследовании центров захвата (ловушек) используют те же теоретические соотношения, которые выведены для метода ТСТ. Однако следует иметь в виду, что в методе ТСД существенным является то обстоятельство, что разрядка образца происходит под действием электрического поля объемного заряда и что, кроме того, определенный вклад (особенно, в случае полярных полимеров) может вносить дипольная поляризация образца. Кроме того, необходимо учитывать явления, связанные с неоднородностью образца по удельной электрической проводимости. [c.17]

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]

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]

В общем случае неомическая проводимость полимеров может быть обусловлена различными причинами, в частности а) явлением поляризации, вызванным неравномерным распределением свободных зарядов по толщине образца или ориентацией полярных групп б) эмиссией электронов с катода или генерацией их внутри образца под действием высокого электрического поля [c.50]

В ряде случаев из полимеров могут быть изготовлены электреты. К числу таких полимеров относится и полиметил-метакрилат [1]. Считается, что электретный эффект полиметил-метакрилата (в дальнейшем ПММА) создается за счет ориентационной поляризации радикалов О = СОСНз под действием внешнего электрического поля. [c.67]

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]

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]

Если электрическое поле изменяется во времени (например, если создается переменный ток), то диэлектрическая поляризация также изменяется во времени. Но в диэлектрике существует сопротивление перемещению атомных групп, поэтому возникает разность фаз между изменениями электрического поля и поляризации. Диэлектрическая характеристика полимера в осциллирующем электрическом поле [c.216]

Изложенное выше непосредственно показывает, что электрическое двойное лучепреломление (ЭДЛ) является малоэффективным методом для изучения размеров и формы, а также структуры и конформации молекул гибкоцепных полимеров. Сделанный вывод в равной степени относится к заряженным гибкоцепным полимерам. Эффект Керра, наблюдаемый в растворах полиэлектролитов, обусловлен поляризацией ионной атмосферы, возникающей при наложении электрического поля [34—40]. Это означает, что ЭДЛ в растворах цепных полиэлектролитов определяется ионным состоянием среды и не может дать существенных сведений о структурных характеристиках растворенных макромолекул. [c.37]

Однако, до того как нелинейные полимеры смогут стать широко используемыми материалами, необходимо решить ряд гфоблем. Сложной проблемой является, например, стадия поляризации полимера электрическим полем, что связано с наличием примесей (пыли, растворителя и пр.), в полимерной пленке, находящейся между плоскопараллельными электродами (относительно большие проводящие поверхности на малом расстоянии друг от друга). Часто встает вопрос о термической стабильности полимеров, поэтому требуется детальное изучение их термических свойств с целью улучшения. Известны полимерные материалы (например, полиимиды), способные выдерживать температуры до 400 °С. Возможно, что в результате работ в области химии полимеров будут в конечном итоге получены оптически нелинейные полимеры, стабильные при таких высоких температурах . [c.453]

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]

Электрическая прочность. Как и во всех диэлектриках, при достижении некоторой напряженности электрического поля в полимерах возникает пробой, т. е. происходит электрический разряд через материал. Природа его мало отличается от природы пробоя в других диэлектриках он сопровождается образованием разветвленных каналов, по которым идет разряд. Пробою в полимерных диэлектриках предшествует микроориентация материала, связанная с его "сильной" поляризацией. Полярные полимеры имеют большую электрическую прочность, чем неполярные. Электрическая прочность резко уменьшается при переходе из застеклованного в высокоэластическое состояние. Введение наполнителя также резко уменьшает электрическую прочность. Знание величины электрической прочности в зависимости от толщины, формы и других параметров образца — обязательное условие успешного применения резин в качестве электро- [c.73]

Поведение диэлектрика в переменном электрическом поле обусловлено его поляризацией, величина и направление которой изменяются вслед за изменением напряженности электрического поля. Поскольку величина диэлектрической постоянной обусловлена поляризацией полимера в электрическом поле, большие ее значения характерны для полярных полимеров, к числу которых из эластомеров относят полихлоропрены, бутадиен-нитрильные и фторкауг[уки. [c.74]

Физические свойства электретов существенно зависят как от особенностей диэлектриков (их полярности и электропроводности), так и от режима изготовления (например, напряженности поля, температуры и времени поляризации). В зависимости от напряженности электрического поля можно получать из одного и того же вещества и гомо- и гетероэлектреты (совпадающие и несовпадающие по полярности со знаком заряда электрода) с различной плотностью поверхностных зарядов. Гетерозаряд обусловлен, прежде всего, ориентационной дипольной поляризацией, а также микроскопическими неоднородностями и ионной электропроводимостью диэлектрика. Образование гомозаряда связано с тем, что при высоких напряжениях вследствие искрового пробоя воздушного зазора заряды переходят с электрода на образец полимера. Электретный эффект в твердых диэлектриках имеет объемный характер. В так называемом незакороченном состоянии электрет все время находится в электрическом поле, в результате чего происходит рассасывание объемного заряда. При плотном закорачивании электрета его внутреннее поле равно нулю [58, гл. I]. Время жизни электрета зависит от электропроводности как его самого, так и среды, а также от качества закорачивания. Поскольку возникновение электретного состояния связано с поляризацией и ориентацией, ему должно сопутствовать существенное увеличение оптической анизотропии. При кратковременной поляризации полимеров (в частности, ПММА) их оптическая анизотропия практически не проявляется. После резкого возрастания оптической анизотропии в интервале времен от 3 до 6 ч дальнейшее увеличение времени поляризации практически не повышает анизотропию, что свидетельствует о завершении ориентации. [c.253]

В зависимости от напряженности электрического поля можно получать из одного и того же вещества гомо- и гетероэлектреты (совпадающие и не совпадающие по полярности со знаком заряда электрода) с различной плотностью поверхностных зарядов. Гетерозаряд обусловлен прежде всего ориентационной дипольной поляризацией, а также микроскопическими неоднородностями и ионной электропроводностью диэлектрика. Образование гомозаряда связано с тем, что при любых напряжениях вследствие искрового пробоя воздушного зазора заряды переходят с электрода на образец полимера. [c.193]

Для полярных диэлектриков картина осложняется. Под действием электрического поля у них происходит ориентация постоянных диполей. Эти диполи возникают за счет наличия полярных групп в полимере, таких, нагфимер, как - ОН, - СО -, - СОО - С1, - NH O -, - NH OO - N и т.д. Это приводит к тому, что величина поляризации Р для этих фу пп превышает величину рефракции/ . [c.260]

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]

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]

Тростяпская Е. Б., Гольдберг М. М., Черников А. А., Березовский В. В. Нанесение покрытий из фторопласта-4 с предварительной электризацией и поляризацией полимера в электрическом поле высокого напряжения. — Лакокрасочные материалы и их применение. № 4, 47 (1971). [c.53]

Первые экспериментальные данные, появивщиеся в литературе по изучению электрооптических свойств гибкоцепных полимеров в растворе [15—17], подтвердили основные выводы теории. Оказалось, что макроскопическая анизотропия раствора, вызванная электрическим полем, практически не зависит от молекулярной массы полимера и обычно мало отличается по значению и совпадает по знаку с эффектом, наблюдаемым в растворе соответствующего мономера равной массовой концентрации [15—22]. Рядом авторов были предприняты попытки связать постоянную Керра/С полимеров в растворе с параметрами внутреннего вращения в полимерной цепи [23—26]. Экспериментально наблюдавшаяся зависимость К от молекулярной массы М [17—22, 27, 29] объяснялась либо различной тактичностью цепей [24], либо эффектами исключенного объема [25]. Однако имеющиеся экспериментальные данные [17—22] свидетельствуют о том, что различия в значениях К в ряду молекулярных масс весьма малы и практически лежат в пределах ошибок опыта. Сильная зависимость постоянной Керра от М, наблюдавшаяся в растворах поливинилхлорида [27] и поливинилбромида [28], по-видимому, является следствием неполной растворимости указанных полимеров в используемых растворителях [29—31]. Тот факт, что значение К для растворов гибкоцепных полимеров не превосходит, а нередко и меньше значения К для раствора соответствующего мономера, означает, что анизотропия, а следовательно, и размеры электрического сегмента (кинетической единицы), независимо ориентирующегося в электрическом поле, значительно меньше анизотропии (и размеров) сегмента Куна, который у большинства гибкоцепных полимеров содержит 5 = 6—8 мономерных звеньев [Ю]. В этом наглядно проявляется механизм поляризации гибкоцепных полимеров вращение каждого мономерного звена цепи происходит практически независимо от других. Нередко получаемое значение 5<1 обычно трактуется как проявление взаимодействия между звеньями, препятствующих их вращению [32]. [c.36]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология