Строение полимеров и диэлектрические потери

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]

По своим электрическим свойствам полимеры являются типичными диэлектриками. Их поведение в электрическом поле определяется такими характеристиками, как удельное электрическое сопротивление (объемное и поверхностное), электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Электрические свойства полимеров зависят от химического строения и физического состояния полимеров, от условий их испытаний и эксплуатации, в частности, от частоты и амплитуды напряженности внешнего поля, температуры, влажности среды, конструкции электродов и геометрических размеров испытуемого образца. Испытания электрических свойств полимеров необходимо не только для оценки их эксплуатационных качеств, но и для исследования их химического строения и структуры. [c.135]

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]

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]

Диэлектрические свойства пластических масс сильно зависят от их строения. Так, диэлектрические потери в неполярных полимерах вне области максимума характеризуются значением [c.94]

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]

Свойства полимерных материалов определяются составом элементарных звеньев и общим строением полимера, зависящим от внешних условий — температуры, влажности, а также от условий эксплуатации тока, напряжения и их частоты. Основные свойства полимеров, важные для электро- и радиотехнической промышленности, — это термостойкость влагопоглощение, склонность к поляризации, ведущей к потерям диэлектрическая проницаемость устойчивость к воздействию окружающей среды и к радиоактивному излучению. [c.503]

Происходящие в результате внешних воздействий изменения молекулярного и надмолекулярного строения ПЭВД приводят к ухудшению его физико-механических и диэлектрических свойств. Постепенно теряется эластичность, падают относительное удлинение и прочность при разрыве, появляется и усиливается хрупкость, растут диэлектрические потери, уменьшается электрическое сопротивление, снижается стойкость к действию различных химических соединений. Происходит старение полимера. Для его замедления и ослабления успешно применяются различные стабилизаторы, предназначенные для повышения термостабильности, светостойкости, радиационной стойкости. Изучению процессов старения ПЭВД и его стабилизации посвящено большое число работ [65, 67, 164-167]. [c.165]

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]

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]

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]

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]

ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ПОЛИМЕРА НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ [c.251]

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]

Для выяснения возможности использования полимера в качестве диэлектрика и для получения сведений о тепловом движении и молекулярном строении полимера необходимо знать не только значения фактора потерь е" и диэлектрической проницаемости е, но и характер и количественные характеристики их зависимостей от температуры, давления, частоты электрического поля, молекулярного строения и других факторов. [c.126]

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]

В идеальном случае полиэтилен и политетрафторэтилен являются неполярными полимерами. Однако каждый из этих двух полимеров дает спектр диэлектрических потерь. Молекулярное строение областей, обусловливающих появление диэлектрических потерь, до конца не известно, но следует признать, что почти невозможно создать полимерную молекулу с нулевым дипольным моментом. Причинами появления диполей могут [c.386]

Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери сильно возрастают с наличием полярных заместителей в макромолекуле полимера, а также с введением в композицию веществ полярного типа. Благодаря чувствительности этих характеристик к изменениям молекулярного и надмолекулярного строения полимеров исследование диэлектрических потерь и проницаемости в широком интервале температур и частот является одним из методов изучения внутри- и межмолекулярных взаимодействий и релаксационных явлений в полимерах. [c.262]

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]

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 рис. 122 схематически показана завнсимость и от частоты поля, характерная для полимеров, для которых наблЮдаетС1Г одна область дипольно-сегментальпых и две области дипольно-групповых потерь. Как правило, высокочастотное значение диэлектрической проницаемости е , составляет для всех полимеров 2,2—2,5. Статическая величина бо может иметь самые различные зпачегшя в зависимости от строения полимера. Так, например, для полиэтилена ео —2,25, для полиметилметакрилата при температуре 140 С величина ео = 5. [c.277]

Влмянме. имического строения полимера на диэлектрические потери [c.279]

Пластмассы являются отличными диэлектриками, широко используемыми для изготовления деталей электроаппаратуры, электроизоляционных заливочных компаундов, кабельной ар матуры и т. п. При эксплуатации они редко контактируют с агрессивными средами, но под действием климатических условий, во влажном воздухе показатели их диэлектрических свойств могут изменяться. Поведение пластмасс в электрическом поле определяется такими характеристиками, как удельное объемное и поверхностное электрическое сопротивление, электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Электрические свойства полимеров зависят от их химического строения и физического [c.41]

Третье издание (2-е изд. вышло в 1977 г.) переработано в соответствии с результатами исследований последних лет. Изложены современные теоретические представления и обобщены экспериментальные данные об основных электрических свойствах полимеров электрической проводимости, электрической прочности, диэлектрических потерях и проницаемости, а также о полимерных эл .-ктретах, пьезоэлектриках. Показано применение методов исследования электрических характеристик для оценки молекулярного и надмолекулярного строения полимеров. [c.2]

Зависимость диэлектрических свойств от строения полимеров. Электрич. проводимость, диэлектрич. потери и диэлектрич. проницаемость (в меньшей степени — электрич. прочность) полимеров зависят от химич. состава и структуры мономерного звена, строения макроцепей, способа их укладки. От молекулярного взаимодействия в полимерах зависят подвижность свободных ионов, времена релаксации и их темп-рные зависимости, эффективные дипольные моменты мономерного звена. [c.371]

Облучение полиэтилена (низкой и высокой плотности) вызывает незначительное возрастание диэлектрической проницаемости и резкое возрастание tg б это объясняется окислением, инициированным радиацией, причем окисление идет наиболее интенсивно на участках, имеющих аморфную структуру 2089-2оэз Обсуждена проблема диэлектрических потерь в неполярных полимерах типа полиэтилена и сделан.вывод о значении боковых метильных групп, которые могут приводить к существенному увеличению диэлектрических потерь Сделана попытка на большом числе литературных данных по диэлектрическим свойствам полимеров различного строения выявить логические пути и идеи, которыми можно объяснить связь химической структуры с электрическими свойствами [c.279]

Никакие диэлектрики не изучались столь тщательно, как полимеры. Это связано как с применением этих материалов в качестве диэлектриков, так и с использованием измерений диэлектрических свойств для исследования строения полимеров. Температурная и частотная зависимости максимума диэлектрпческих потерь играют существенную роль при применении полимеров в электронном оборудовании. Если диэлектрические потерн велики, это не только ухудшает характеристики прибора, вызывая повышенные токи утечки, но и может привести к падению напряжения в цепи при относительно низких напряжениях. В некоторых случаях измерение диэлектрических показателей полимеров при различных температурах и частотах может служить для оценки механических свойств изделий. Однако такое сопоставление всегда следует проводить очень осторожно. [c.135]

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]

Исследование эксплуатационных свойств изделий из фенопластов и изучение влияния режимов их переработки на свойства этих полимеров, проводимые в НИИПМ , являются продолжением работ довоенного периода Подтверждено влияние режимов переработки на свойства изделий . Установлена однозначная зависимость между электропроводностью и диэлектрическими потерями на стадии отверждения смол и содержанием влаги в материале, градиентом летучих и внутренним напряжением между электропроводностью и электрической прочностью Разработан новый метод и прибор для определения твердости пластмасс по глубине погружения шарика, измеряемой относительно верхнего уровня образца в котором на точность результатов измерения не влияет ни толщина образца (до 3 мм), ни шероховатость его поверхности. Для установления связи между физическими свойствами и строением полимерных соединений, рецептурными изменениями композиции и режимами изготовления материала разработан новый прибор — эластометр, который дает возможность проводить испытания, невыполнимые на существующих машинах Эластометр применен для исследования процесса ноликонденсации метилолполиамидных смол путем измерения структурно-механических показателей пленок. В результате измерений получены необходимые данные для управления процессом изготовления пленки с заданными свойствами. [c.293]

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]

Влияние строения боковой цепи на диэлектрические потери растворов полимеров показано на рис. 118. Изменение е" обусловлено изменением числа полярных грзшп в единице объема, что подтверждается результатами определения эффективных дипольных моментов гомологического ряда эфиров метакриловой кислоты в растворе. [c.169]

Пластификаторы, имеющие высокое значение к, хорошо экстрагируются минеральнымп маслами. Это не противоречит представлению о том, что придающие морозостойкость пластификаторы легко экстрагируются. Однако это противоречит то-му, что пластификаторы с большим отрицательны.м значением х также повышают морозостойкость [59], тогда как при прочной связи с полимером они должны плохо экстрагироваться. Это несоответствие находит разрешение в уравнении Менчика [101], который устан-о-вил хорошую корреляцию между значением х и критической температурой растворения для ПВХ в ряду пластификаторов, отличающихся по строению друг от друга. Когда пластификатор активно взаимодействует с ПВХ, зависимость логарифма энтальпии от логарифма концентрации полимера (.мол.%) имеет линейный характер [102] энергия активации и энтропия диэлектрических потерь при этом уменьшаются [103]. [c.198]

На показатели диэлектрических свойств полиарилатов влияет не только строение полимеров, но и условия формования образцов. Как известно, формование пленок полиарилатов данного типа из раствора при очень медленном испарении растворителя приводит к их кристаллизации. Такие же результаты получаются при отжиге прессованных образцов при повышенной температуре. Исследования показывают, что во всех этих случаях наблюдается резкое уменьшение бтах дипольно-эластических потерь по срав-нению с их значениями для аморфных образцов, а сами максимумы на кривых сдвинуты в сторону более высоких температур. Эта же закономерность наблюдается и для дипольно-радикальных потерь, хотя здесь она выражена менее ярко. [c.183]

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]

Методами спиновой метки, малоуглового рассеивания рентгеновских лучей, температурно-частотной зависимости диэлектрических потерь и др. однозначно доказано, что трехмерная привитая сополимеризация многофункциональных олигомеров (или мономеров) с каучуками и другими полимерами протекает с образованием новой высокодисперсной фазы — частиц сетчатого полимера размером 200—400 А, химически связанного с полимером или распределенного в нем. В данном случае реализуется переход к мик-рогетерогенной коллоидной системе, содержащей в качестве дисперсной фазы частицы сетчатого полимера. Иными словами, реализуется переход к микрогетерогенной системе сетка в сетке , включающей разнородные по химической природе и плотности сшивания сетчатые структуры. Например, применение ОЭА в качестве модифицирующих (вулканизующих) агентов в присутствии инициаторов радикальных процессов позволяет получать прочные резины на основе каучуков нерегулярного строения. Сопротивление разрыву резины определяется типом и количеством ОЭА и может достигать 23—25 МПа, что в 10 раз превосходит прочность ненаполненных резин, полученных с применением обычных вулканизующих агентов (серы и тиурама). Эластомеры, полученные на основе наполненных каучук-олигомерных композиций, характеризуются повышенными твердостью, прочностью и динамической усталостной выносливостью. При многократных деформациях сжатия теплообразование в них меньше, чем при сжатии серных и тиурамных резин [26, 27]. [c.16]

Высокая степень газонапо.лнения конкурирует со спецификой химического строения полимерной матрицы, нивелируя конечные физические свойства различных пеноматериалов. Так, при больших долях газовых включений (легкие пенопласты) важнейшие технические характеристики почти всех пенопластов — коэффициенты температуре- и теплопроводности, диэ.лектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь — практически одинаковы и не зависят от химического типа исходного полимера. [c.9]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология