Диэлектрические потери и полярность материала

По данным работы [655], диэлектрическая изотерма сорбции воды на торфе также является ломаной линией. На основе калориметрических сорбционных опытов было высказано предположение, что первым двум участкам изотермы отвечает различная энергия связи молекул с центрами сорбции, а третьему, с наибольшей производной е7 а, — образование в процессе сорбции водородных связей между сорбированными молекулами. Существенно, что при критической величине сорбции ао обнаруживается резкое увеличение коэффициента диэлектрических потерь е", обусловленное, по-видимому, значительным возрастанием электропроводности материала вследствие образования цепочек из сорбированных молекул и функциональных групп сорбента — карбоксильных (СООН), гидроксильных (ОН) и других полярных групп. При этом предполагалась возможность эстафетного механизма переноса протона вдоль цепочек, что обусловливает значительное возрастание е и е". Наличие протонной проводимости и протонной поляризации позволяет объяснить не только большие величины с1г /<1а, но и частотную зависимость критической гидратации Со, обнаруженную для ряда сорбентов [646, 648]. Здесь необходимо отметить, что при измерении диэлектрических характеристик применяются слабые электрические поля, которые не могут повлиять на про- [c.245]

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]

Электрофоретическое нанесение лакокрасочных материалов, растворимых в воде, представляет собой усовершенствованный способ погружения, недостатки которого устранены действием электростатического поля. Электрофорез основан на ориентированном перемещении коллоидных частиц в диэлектрической среде. При наложении электрического тока возникают два процесса. Первый — это электролиз, характеризующийся перемещением ионов, образовавшихся при диссоциации электролита. Второй — собственно электрофорез, т. е. движение коллоидных частиц под действием электрического поля в среде с высокой диэлектрической постоянной. Частицы в соответствии со своей полярностью движутся к одному из электродов. Отрицательно заряженные частицы движутся к аноду, т. е. к изделию. На аноде или в непосредственной близости от него происходит потеря электрического заряда и коагуляция частиц. Одновременно с электрофорезом происходит и электроосмос, т. е. процесс, при котором под действием разности потенциалов из лакокрасочного материала вытесняется диспергирующий агент, например вода, и слой загустевает. Технологическим достоинством этого способа является возможность обеспечения высокой степени автоматизации, при которой потери лакокрасочного материала не превышают 5%. Достигается равномерная толщина слоя, которую можно регулировать в пределах 8—45 мкм. Слой не имеет пор и видимых дефектов. Коррозионная стойкость его примерно в 2 раза выше, чем у лакокрасочных покрытий, полученных способом погружения. Линия, в которой использована такая технология, -в основном состоит из оборудования для предварительной подготовки поверхности, оборудования для непосредственно электрофоретического нанесения, включая соответствующую промывку, и оборудования для предварительной и окончательной сушки лакокрасочного покрытия при температуре 150—220° С в течение 5—30 мин. Способ нашел применение в автомобильной промышленности, на предприятиях по производству мебели, металлических конструкций для строительства и в других областях. [c.87]

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]

Гц и увеличением температуры tg б возрастает. Высокие значения б в высоковольтных установках (вследствие плохого качества диэлектрика, появления ионизационных потерь) приводят к быстрому старению изоляции и пробою. Важнейшим показателем диэлектрических свойств материала, определяющим возможность применения его в качестве электрической изоляции, является электрическая прочность — способность диэлектрика длительно без заметных изменений противостоять воздействию приложенного напряжения. Все диэлектрики по дипольному моменту делят на неполярные, слабополярные и полярные. Полярность вещества определяет величины диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, электропроводности и электрической прочности. Чем выше полярность вещества, тем больше эти величины и ниже электрическая прочность в обычных условиях. [c.112]

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]

Температурные и частотные зависимости диэлектрических потерь в полярных полимерах в действительности оказываются гораздо более сложными, нежели это можно было предполагать на основании рассмотренных выше простейших теоретических соображений. Тангенсы угла диэлектрических потерь для этих материалов могут изменяться в чрезвычайно широком диапазоне. Соответствующие данные представлены на рис. 84, 85 и 86. Максимумы диэлектрических потерь, наблюдаемые для различных материалов, могут быть весьма различными по форме. Из-за сложности характера наблюдаемых частотных и температурных зависимостей очень трудно, исходя из экспериментальных данных по диэлектрическим свойствам полимеров, определенных в одних условиях эксплуатации, предсказать,, какими окажутся эти свойства в других условиях. Поэтому принятый метод измерения диэлектрических констант полимеров при одной частоте, например при 1000 гц, вообще говоря, неудовлетворителен. При выборе материала для той или иной цели необходимо провести его испытания во всем том диапазоне температур и частот, в котором предполагается его использовать. Это относится и к измерению тангенса угла диэлектрических потерь, и, хотя и в меньшей степени, к диэлектрической проницаемости. Температурные и частотные зависимости диэлектрической проницаемости ряда полярных [c.138]

С ростом частоты изменения электрического поля значение е, как правило, уменьшается от низкочастотной статической диэлектрической проницаемости д, отвечающей максимально достижимой (при данной температуре) поляризации, до высокочастотной е . Одновременно с увеличением частоты величина е" проходит через максимум при и = т 1, где Тр - наиболее вероятное время релаксации кинетических единиц макромолекул материала, несущих полярные группы. Повышение температуры диэлектрика способствует уменьшению Тр, т.е. смещению максимума диэлектрических потерь в область более высоких частот. Ориентационная составляющая поляризации при высоких частотах минимальна, поскольку диполи не успевают следовать за полем, а в случае больших молекул может совсем выродиться. [c.14]

Вследствие низкой теплопроводности изоляции, а также повышенного выделения тепла из-за токов утечки (при постоянном напряжении), диэлектрических потерь (при переменном токе) и увеличения проводимости с температурой, тепловое равновесие в материале нарушатся и его температура возрастает. При облучении происходит частичное поглощение материалом энергии излучения, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему повышению температуры. Кроме того, в материале возникают дополнительные эффекты, связанные с образованием новых ионов и радикалов. Эти изменения сопровождаются выделением водорода и других газов, а также низкомолекулярных продуктов радиолиза полиэтилена. Поэтому в диэлектрике могут возникать пустоты, поры и раковины, в которых возможно появление внутренних разрядов [130]. При контакте с воздухом, кислородом, озоном, окислами азота или другой окислительной средой в условиях облучения происходит окисление полиэтилена, и в результате образования полярных продуктов электрические свойства материала постепенно ухудшаются. [c.48]

Дипольная поляризация диэлектриков сопровождается превращением части электроэнергии в тепло, вследствие трения, возникающего между молекулами или звеньями высокомолекулярных цепей. При постоянном напряжении ориентация молекул или отдельных звеньев в направлении поля происходит один раз после приложения напряжения, тогда как в переменных полях их ориентация осуществляется непрерывно дважды за один период. Поэтому потери энергии, называемые диэлектрическими, в переменных полях ощутимы и они тем больше, чем больше частота. Склонность того или иного диэлектрика к потерям электроэнергии характеризуется определенным для каждого материала показателем углом диэлектрических потерь 5 или его тангенсом (tg б). Этот показатель, как и диэлектрическая проницаемость е, тесно связан с полярностью молекул и структурой вещества. [c.39]

При выборе электроизоляционного материала очень важно знать зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры. Для полярных диэлектриков эта зависимость описывается кривой с максимумом и минимумом (рис. 4), так как потери зависят от степени ориентации диполей, а при достигнутой ориентации — от состояния среды, влияющей на внутреннее трение молекул. [c.58]

С химическим строением связана электрическая прочность при тепловом пробое, вызываемом нагреванием диэлектрика вследствие рассеивания в нем энергии за счет диэлектрических потерь. Диэлектрические потери определяются тангенсом угла потерь ), зависящим от химического строения полимера (его полярности). Так как tgб резко возрастает с повышением температуры и диэлектрик является плохим проводником, то нагревание протекает лавинообразно, что приводит к термическому разрушению материала или пробою. Материал с более высокой нагревостойкостью оказывает большее сопротивление разрушающему термическому действию. Электрическая прочность при чисто электрическом пробое зависит от однородности материала и содержания в нем газовых включений. Содержащиеся во включениях газы имеют небольшую электрическую прочность по сравнению с большинством жидких и твердых диэлектриков, так как газы ионизируются при меньшей напряженности электрического поля. Образовавшиеся вследствие ионизации заряженные частицы (ионы и электроны), число которых при воздействии поля повышается лавинообразно, разрушают материал, в результате чего наступает пробой. [c.59]

Молекулы ряда полимеров состоят из полярных участков, заряженных двумя противоположными электрическими зарядами. В электрическом поле эти участки молекулы стремятся так изменить свое первоначальное положение, чтобы положительный заряд большинства участков находился против минуса электрического поля. При изменении направления электрического поля эти участки молекулы будут стремиться повернуться в обратную сторону Однако соседние молекулы будут препятствовать изменению формы ее. Поэтому при каждом изменении направления электрического поля участки всех молекул трутся о соседние молекулы, вследствие чего во всей толще материала возникает теплота трения. Молекулы, состоящие из заряженных частиц, имеют большую величину тангенса угла диэлектрических потерь (поливинилхлорид, полиамиды). [c.375]

Высокочастотная сварка применима только для полярных термопластов (поливинилхлорида, полиамидов, полиметилметакрилата) и основана на разогреве этих материалов за счет внутреннего трения колеблющихся полярных частиц термопласта (элементарных магнитиков) под воздействием высокочастотного поля. Количество тепла, возникающего в материале, зависит от природы материала (тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемости), частоты электрического поля и его напряженности. Разогрев материала в этом случае не зависит от его теплопроводности и происходит одновременно по всей толщине сварного соединения швы получаются равномерно проваренными и равными по прочности исходному материалу. [c.233]

Электрическая прочность материала определяется наименьшим напряжением, которое вызывает полную потерю стандартным образцом диэлектрических свойств (т.е. материал становится проводником ). Это сопровождается разрушением химической структуры материала главным образом вследствие термической деструкции. Полярные полимеры имеют большую электрическую прочность, чем неполярные электрическая прочность резко уменьшается при переходе из стеклообразного в высокоэластическое состояние, а 1 акже при введении наполнителя. [c.553]

Поливинилхлорид (—СНг—СНС1—) — жесткий, негибкий продукт полимеризации винилхлорида. Жесткость его обусловлена сильным межмолекулярным взаимодействием (водородным и ориентационным), возникающим из-за наличия в цепных макромолекулах атомов электроотрицательного хлора. Полярный диэлектрик, эксплуатируемый в области низких частот, характеризуется высокими диэлектрическими потерями (1 6 = 0,15— 0,05) и меньшим по сравнению с полиэтиленом удельньгм объемным сопротивлением (10 Ом-м). Диэлектрическая проницаемость 3,2—3,6. Используют его в производстве монтажных и телефонных проводов. Для придания полимеру эластичности его пластифицируют, т. е. вводят специальные добавки, чаще всего сложные эфиры и полиэфиры с низкой степенью полимеризации. Однако при этом ухудшаются электроизоляционные свойства материала. [c.478]

Потеря диэлектриком электроизоляционных свойств, происходящая при некотором значении приложенного напряжения называется пробоем диэлектрика, значение напряжения, соответствующее этому, называют пробивным напряжением. Пробой жидкости, вызываемый тепловой дестру кцией и ионизацией вещества, а также возможным возникновением искры или дуги, приводит к появлению в жидкости примесей, снижающих пробивное напряжение. Пробой твердого диэлектрика обычно сопровождается разрушением материала. Академик П.П. Семенов объясняет пробой жидкости ее нагревом вследствие диэлектрических потерь в местах локализации примесей. В этих местах жидкость при меньшем напряжении поля переходит в парообразное состояние, что определяет возможность более раннего пробоя. Полностью растворимые в жидкой фазе вещества (например, многочисленные компоненты битума) обычно не снижают величину пробивного напряжения. Посторонние полярные вещества, находящиеся в виде капель или твердых частиц, в электрическом поле образуют проводящие мостики между электродами и сильно снижают (7 ,. В связи с этим, при использовании жидких веществ в качестве электрических изоляторов, следует применять только хорошо очищенные жидкости и принимать меры против их загрязнения. [c.766]

Поглощение сверхвысоких частот используется для определения содержания воды в терпингидрате и в некоторых других фармацевтических препаратах. Бензар и Юдицкий [11] показали возможность применения этого метода для контроля качества продукции в промышленности. Интересная спектроскопическая методика, предложенная Фельнер-Фельдегом [30а], основана на измерении отражения прямоугольных импульсов длительностью от 30 ПС до 200 НС, что соответствует частотам от 1 МГц до 5 ГГц. С помощью этой методики в течение долей секунды можно измерить в тонких слоях изучаемого материала значения диэлектрической проницаемости, соответствующие низким и высоким частотам, времена релаксации и диэлектрические потери. Леб и сотр. [57а] развили этот метод, обеспечив возможность измерения диэлектрических проницаемостей в области высоких частот (10 МГц — 13 ГГц). С помощью разработанной аппаратуры можно измерять диэлектрические характеристики твердых и жидких веществ относительно воздуха. В работе [57а] приведены данные для полярных жидкостей, в том числе для спиртов и водных растворов сахаров. Те же авторы предложили применять при описанных измерениях электронно-вычислительную машину, обеспечивающую сбор и обработку экспериментальных данных и Фурье-преобразование получаемых спектров. Новый импульсный метод нашел применение для определения влаги в молочных порошках. Кей и сотр. [44а ] приводят методику измерений, включающую следующие операции 1) из порошка готовят шарик массой 63 мг 2) взвешивают образец и помещают его в коаксиальную воздушную линию 3) измеряют высоту импульса с помощью осциллоскопа с градуированной шкалой, аналогового или цифрового вольтметра, двухкоординатного самописца или автоматической системы обработки данных 4) устанавливают соотношение между высотой импульса и массой воды в образце. [c.510]

Значительный прогресс в те.хнологии прессования слоистых пластиков мо- кет быть достигнут применением обогрева токами высокой частоты. Последний основан на превращении части энергии высокочастотного поля в тепло благодаря работе, затрачиваемой на вращение диполей. Коэффициент превращения энергии высокочастотного поля в тепловую пропорционален полярности прессуе-.мого материала (коэффициенту диэлектрических потерь), а также частоте поля и квадрату напряжения. Он выше в начальной стадии прессования и уменьшается по мере завершения отверждения материала. Применение обогрева арессуемых изделий токами высокой частоты коренным образом меняет характер распределения влаги, тепла и внутренних напряжений в материале в процессе прессования. [c.478]

Авторами книги были определены значения величины тангенса угла диэлектрических потерь при 10 гц в образцах полиэтилена низкой плотности марки П 2020-Т, облучавшихся при 50, 85 и 150° С в интервале доз от 2,5 до 40 Мрад. Методика приготовления образцов, их облучения и отжига была описана ранее. Определение величины tg б производилось в соответствии с МРТУ-6—05—889—65. Результаты опытов в виде кривых представлены на рис. 44. Из рисунка видно, что облучение при повышенных температурах в интервале доз от 15 до 30 Мрад приводит к снижению величины б почти вдвое. В полиэтилене низкой плотности это связано, по-видимому, с радиационно-химическим распадом винилиденовой ненасыщенности, которая в значительной мере определяет полярность молекул исходного продукта. Наличие максимумов на кривых зависимости величины tg б от дозы свидетельствует о том, что в описанной выше серии опытов имело место, хотя и в незначительной степени, радиационное окисление полимера, поскольку образцы не вакуумировались и содержали некоторое количество растворенного воздуха. Надо полагать, что при изменении режима радиационной обработки можно получить материал с очень малой величиной тангенса угла диэлектрических потерь. Таким образом, облучение можно рассматривать как эффективный метод улучшения диэлектрических свойств полиэтилена. [c.104]

В процессе вальцевания полиэтилен окисляется уже при 160° С, при этом резко возрастают диэлектрические потери материала, которые практически равны нулю у неокисленного полиэтилена [62. Показатель тангенса угла диэлектрических потерь весьма чувствителен к образованию в материале полярных кислородсодержащих групп. Повышение температуры способствует быстрому развитию окислительных процессов. При комнатной температуре в темноте полиэтилен может длительно храниться на воздухе без заметного изменения свойств. [c.10]

С молекулярным строением веществ, их диэлектрической проницаемостью тесно связана другая электрическая характеристика — удельная проводимость материалов. Электрическая проводимость диэлектриков обусловлена передвижением ионов внутри самого диэлектрика, а чаще всего наличием полярных примесей. Дипольная поляризация диэле чтриков сопровождается превращением части электрической энергии в тепло из-за трения, возникающего между молекулами или звеньями высокомолекулярных цепей. При постоянном токе молекулы и отдельные звенья ориентируются один раз после приложения напряжения, тогда как в переменных электромагнитных полях они ориентируются непрерывно дважды за период. Потери электромагнитной энергии при этом, называемые диэлектрическими, в переменных полях ощутимы тем больше, чем выше частота. Удельные диэлектрические потери 0 в образце материала при наложении переменного электромагнитного поля определяются выражением [c.108]

Высокочастотный разогрев вещества основан на превраще-ннн энергии электрического поля высокой частоты в тепловую в результате рассеяния энергии при колебательном движении полярных групп. Нагреваемый материал помещают в зазор высокочастотного конденсатора, где и происходит его разогрев мощность, преобразуемая в теплоту, определяется как Я = 5,5- 10 8tgбf 2 (где е — диэлектрическая проницаемость tgб — тангенс угла диэлектрических потерь / — частота переменного тока Е — напряженность электрического поля). Ряд материалов, особенно на основе кремнийорганических связующих, отличающихся высокими диэлектрическими свойствами, а также полиолефины, фторопласты и другие промышленные полимеры нагревать токами высокой частоты не удается. Высокочастотный нагрев наиболее эффективен для новолачных фенолоформальдегидных пресс-материалов и аминопластов и менее эффективен для резольных материалов. [c.258]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология