Диэлектрические свойства и строение полимеров

Диэлектрические свойства растворов полимеров сушественно зависят не только от химического строения боковой цепи, но и от характера взаимодействия боковых цепей. Особенно четко это прослеживается на примере растворов гребнеобразных полимеров с боковыми цепями как углеводородными, так и содержащими функциональные группы. Так, для гомологического ряда сложных эфиров акриловой кислоты установлены количественные изменения параметров дипольной поляризации при достаточном удлинении боковой цени, когда возникает возможность взаимодействия между ними. Усиление взаимодействия между боковыми цепями, например посредством внутримолекулярных водородных связей, приводит к увеличению тр у некоторых систем на 4 порядка, а энергия активации возрастает с 25,2 до 69,3 кДж/моль [101]. [c.116]

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]

Полиэтилен (-СН2-СНг-)п — карбоцепной термопластичный кристаллический полимер белого цвета со степенью кристалличности при 20°С 0,5—0,9. При нагревании до температуры, близкой к температуре плавления он переходит в аморфное состояние. Макромолекулы полиэтилена (ПЭ) имеют линейное строение с небольшим количеством боковых ответвлений. ПЭ водостоек, не растворяется в органических растворителях, но при температуре выше 70°С набухает и растворяется в ароматических углеводородах и галогенпроизводных углеводородов. Стоек к действию концентрированных кислот и щелочей, однако разрушается при воздействии сильных окислителей. Обладает низкой газо- и паропроницаемостью. Звенья ПЭ неполярны, поэтому он обладает высокими диэлектрическими свойствами и является высокочастотным диэлектриком. Практически безвреден. Может эксплуатироваться при температурах от -70 до 4-бО°С. [c.388]

Тиофен и его гомологи широко используют для синтеза высших углеводородов заданного строения, спиртов, кислот, эфиров и других соединений, а также для получения лекарственных веществ, присадок к топливам и маслам, полимеров с диэлектрическими свойствами, флуоресцирующих материалов, препаратов для сельского хозяйства. [c.66]

При исследовании диэлектрических свойств полимеров особый интерес представляет оценка полярности кинетических единиц — элементарных диполей мономерных звеньев, так как такая информация помогает изучению строения соответствующих макромолекул [39, с. 339]. Обычно диполи в полимерах связаны ковалентно с основной цепью макромолекулы или с ее боковыми группами. Дипольный момент макромолекулы, позволяющий судить о ее гибкости, можно определить как векторную сумму составляющих векторов — дипольных моментов звеньев цепных молекул Wo [c.242]

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]

Данные исследования диэлектрических свойств полимеров разного, строения свидетельствуют о возрастании энергии активации U с увеличением размеров кинетических единиц. [c.189]

В электротехнике широко используют некоторые полимерные материалы, диэлектрические свойства которых невысокие, но они сочетаются с рядом ценных физических, химических и технологических свойств. Таким материалом является, например, поливинилхлорид. Вследствие несимметричного строения макромолекул и сильной их полярности поливинилхлорид худший диэлектрик, чем полиэтилен и полистирол. Однако такие его ценные свойства, как инертность по отношению к кислотам и щелочам, водостойкость, газонепроницаемость, невоспламеняемость и т. п., способствуют исключительно широкому применению поливинилхлорида для изоляции защитных оболочек кабельных изделий, проводов, для изготовления трубок, листов, лент и т. п. При дополнительном хлорировании поливинилхлорида получают перхлорвиниловый полимер, содержащий 64—65% хлора. Из него производят волокно хлорин, ткани, ленты, лаки, эмали, предохраняющие электроаппаратуру от коррозии. [c.339]

В книге рассмотрены общие свойства диэлектриков и их связь с химическим строением и структурой полимеров. Описаны методы получения важнейших электроизоляционных материалов, их физико-химические, диэлектрические свойства и области применения. [c.2]

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]

Полиарилаты ароматических дикарбоновых кислот обладают ценным комплексом свойств высокой тепло- и термостойкостью, хорошими диэлектрическими показателями в широком диапазоне температур, устойчивостью к действию многих химических агентов, УФ- и ионизирующего излучения. Физико-химические свойства этих полимеров тесным образом связаны с их строением и зависят от расположения функциональных групп в исходных компонентах, а также от наличия и природы заместителей. Наиболее высокие температуры плавления у полиарилатов мономеров, содержащих функциональные группы в иара-положении и не имеющих [c.160]

В р аботах Г. П. Михайлова и его сотрудников (Т. И. Борисовой, Л. Л. Бурштейн и др.) были систематически исследованы диэлектрические свойства полимеров в связи с их структурой, строением, характером теплового движения макроцепей, их сегментов и боковых групп. Серьезное внимание уделялось также [c.7]

Синтетические материалы находят широкое применение благодаря своим особым физико-механическим свойствам прочности, эластичности, диэлектрическим свойствам, способности легко перерабатываться в изделия и пр. Рассмотрим связь между строением молекул полимеров и их физикомеханическими свойствами, что детально разрабатывалось в трудах Б. А. Каргина и других ученых. Физико-химические свойства полимеров [c.55]

Тепловая поляризация (ионная или дипольная) происходит вследствие движения слабо связанных ионов внутри диэлектрика в направлении внешнего поля или ориентации постоянных диполей в электрич. поле. Этот вид поляризации имеет релаксационный характер, т. к. устанавливается в процессе теплового движения частиц диэлектрика за счет энергии теплового движения. Тепловая дипольная поляризация характерна для полярных полимеров, молекулы к-рых содержат группы атомов с постоянным (перманентным) дипольным моментом. Скорость установления диполь-иой поляризации в полимерах определяется временем релаксации т, к-рое в среднем требуется диполю для поворота под действием внешнего поля. Значение т зависит от строения полимера и темп-ры (см- Диэлектрические свойства). [c.368]

При действии высоких температур происходит окисление органических радикалов кремнийорганических полимеров основная цепь, состоящая из атомов кремния и кислорода, не затрагивается. Поэтому кремнийорганические полимеры не теряют своих диэлектрических свойств в противоположность органическим, у которых при высоких температурах теряются диэлектрические свойства. Благодаря такому строению кремнийорганические соединения занимают промежуточное положение между органическими и неорганическими веществами. [c.348]

Дальнейшее развитие исследований подготовило замену модельного описания количественным подходом к гибкости полимеров в связи с их химическим и стереохимическим строением. На первый взгляд может показаться, что теория строения полимеров значительно сложнее теории простых жидкостей. В действительности дело обстоит как раз наоборот. В простых жидкостях состояние каждой молекулы зависит от состояний окружающих ее со всех сторон эквивалентных в среднем соседей. Вся жидкость в целом представляет собой трехмерную кооперативную систему, строгое статистическое рассмотрение которой наталкивается на очень большие трудности (см., например, 1 °]). В полимерах соседние мономерные единицы, принадлежащие к одной цепи, значительно ближе друг к другу и в среднем взаимодействуют гораздо сильнее, чем соседние мономерные единицы, принадлежащие к различным цепям. Достаточно указать, что такие характеристики блочных полимеров, как их термодинамические свойства, фотоэластический эффект, диэлектрическая проницаемость и даже способность к кристаллизации определяются не столько межмолекулярным взаимодействием, сколько гибкостью цепей. Поэтому полимеры можно в первом приближении считать совокупностью линейных последовательностей взаимодействующих друг с другом мономерных единиц, т. е. одномерных кооперативных систем, а межмолекулярное взаимодействие, так же как и взаимодействие далеких (считая вдоль цепи) мономерных единиц, рассматривать как поправку. Построение теории одномерной кооперативной системы является сравнительно простой [c.12]

Здесь будут рассмотрены некоторые основные понятия, с помощью которых обычно описывают диэлектрические свойства материалоЕ, а также важные для практических целей частотную и температурную зависимости показателей этих свойств. Общую математическую теорию рассматриваемого явления можно найти в цитируемой литературе. Качественное описание связи между молекулярным строением полимера и его электрическими свойствами, сделанное Гофманом , воспроизводится нил е с небольшими добавлениями. [c.123]

Связь между строением и диэлектрическими свойствами полимеров [c.146]

Однако это уравнение отражает рассматриваемую зависимость лишь в суммарной форме. В действительности эти с оотношения являются более сложными. Релаксация в той илн другой степени относится ко всем формам перемещения частиц в материале, но скорость релаксации их в данном полимере при одинаковых вйешних условиях может различаться в сильной степени. Перемещения электронов практически не задерживаются, перемещения же атомов и атомных групп и изменения их колебательного движения задерживаются в различной степени в зависимости от их массы и характера связи, а также степени связанности их с другими частицами. Это существенно влияет на диэлектрические свойства полимеров. То же относится и к перемещениям или изменениям конформации отдельных звеньев цепей и макромолекулы в целом, причем последние сильно зависят от степени полимеризации и от строения цепей. При повышении степени полимеризации скорость релаксации уменьшается. Еще больше усложняются эти соотнощения в полимерах, содержащих структурные единицы, различные по составу и строению, т. е. в сополимерах, привитых полимерах и пр. В общем существует некоторый комплекс времен релаксации, характеризующий различную скорость релаксации разных форм перемещения частиц в данном полимере. Кроме того, из внешних условий на скорость релаксации существенно влияет давление. При повышении давления увеличивается напряжение и соответственно уменьшается время релаксации. Это широко используется на практике при формовании изделий из полимерных материалов. Время релаксации зависит также от присутствия в полимере других веществ. Так, на введении в полимер специальных пластификаторов основан один из методов увеличения скорости релаксационных процессов. [c.581]

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]

Релаксация в той или другой степени относится ко всем формам перемещения частиц в материале, но скорости релаксации разных частиц в данном полимере при одинаковых внешних условиях могут сильно различаться. Скорость перемещения электронов практически не изменяется, перемещения же атомов и атомных групп и изменения их колебательного движения задерживаются в различной степени п зависимости от их массы и характера связи, а также степени связанности их с другими частицами. Это существенно влияет на диэлектрические свойства полимеров. То же относится и к перемещениям или изменениям расположения отдельных звеньев цепей и в особенности макромолекулы в целом. Скорость перемещения макромолекул сильно зависит от степени полимеризации и от строения цепей. При повышении степени полимеризации скорость релаксации уменьшаётся. Ещё больше усложняются эти соотношения в полимерах, содержащих струк- УрШе единицы различные по составу и строению, т. е. в сополимер ахТ привитых полимерах и пр. Для различных форм движения частиц в данном полимере время релаксации может сильно различаться, [c.219]

В соответствии со строением полимера полипропилен имеет хорошие диэлектрические свойства. Они не хуже, чем у полиэтилена, и практически не зависят от частоты тока и от изменения йлажности. Сочетание хороших диэлектрических свойств с высокими физико-механическими показателями открывает широкую область применения полипропилена для радио и электротехнических деталей и в качестве кабельной изоляции. При этом важно принять во внимание дешевизну и доступность сырья — пропилена, находящегося в больших количествах в пропан-пропиленовой фракции крекинг-газа. [c.107]

Исследована возможность применения модифицированных связок в качестве электроизоляционных покрытий. Хорошими технологическими свойствами, как показали исследования, обладают композиции на основе кремнийорганических полимеров, наполненных окислами или глинистыми минералами. Установлено, что при длительной эксплуатации кремнийорганических покрытий в условиях действия повышенных температур наиболее целесообразно использовать в качестве наполнителей глинистые минералы со структурным мотивом 2 1 и слоисто-ленточного строения (пальиорскит, монтмориллонит). Такие системы обладают высокой термоэластичностью и хорошими диэлектрическими свойствами. [c.147]

Свойства поликарбонатов зависят от строения дифенола (или диок-сидифенилалкана). Многие представители этого класса полимеров имеют ряд ценных свойств высокую механическую прочность, теплостойкость в пределах 200 С (термоокислительная деструкция поликарбонатов начинается выше 300°С), высокие диэлектрические свойства, негорючесть и стабильность размеров. [c.117]

Физические свойства поливинилацеталей зависят от степени полимеризации полимера, соотношения гидроксильных, ацетатных н ацетальных групп, химического строения ацеталирующего соединения чем выше степень полимеризации (до некоторого предела), тем выше температура размягчения, разрушающее напряжение прл растяжении, морозостойкость полимера. С увеличением степени ацеталирования разрушающее напряжение при растяжении, температура размягчения, а также твердость уменьшаются, но возрастают водостойкость, эластичность и улучшаются диэлектрические свойства. [c.137]

Техническое использование полимеров в качестве диэлектриков иобретает в настоящее время все большее и большее значение. Вьгбор полимерного диэлектрика в каждом конк-ретном случае зависит от диэлектрических и других физических свойств в широком интервале температур и частот электрического поля. Однако испытания диэлектрических свойств полимеров проводят не только для технических целей. Исследование диэлектрических свойств является одним из наиболее удобных и чувствительных методов изу11ения Строения полимеров . [c.270]

Эти полимеры обычно применяются без наполнителя и обла- чают хорошими диэлектрическими свойствами, водостойкостью и сфочностью, но теплостойкость их сравнительно низка. При замене формальдегида фурфуролом образуются полимеры более сложного строения, нашедшие примененне в дорожном строительстве. Разрыхленная почва перемеишвается с исходными. мономерами. Образующийся на холоду полимер связывает частицы почвы в довольно прочную массу [c.306]

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]

Шелтон и Винсент [2] и Бейтман с сотр. [3] предположили, что для большинства полимеров разложение перекисей, указанное в реакции (Х1П-4), является основным источником радикалов, которые инициируют окисление. В процессе переработки полимеров обычно образуются в небольших количествах перекиси и другие примеси. На первых стадиях окисления Шелтон наблюдал изменение скорости, которое он объяснил началом бимолекулярного разложения, по мере того как накап.т1ивались гидроперекиси. Большинство полимерных углеводородов окисляются с заметной скоростью при действии ультрафиолетового излучения и/или повышенной температуры. В условиях атмосферных воздействий у полиэтилена, нанример, менее чем через 2 года происходит ухудшение механических и диэлектрических свойств [4, 5]. Как полиэтилен, так и полипропилен окисляются с заметной скоростью в темноте при 60° [6]. Фотоокисление полиэтилена становится заметным только через несколько месяцев экспозиции на открытом воздухе [4, 5]. Ионы некоторых металлов увеличивают скорость инициирования, ускоряя разложение гидроперекисей, вероятно, путем гомолитического распада их на радикалы. Медь является одним из активных катализаторов реакций окисления полиоле-фина. Этот эффект значительно больше для полипропилена, полиизобутилена и других полиолефинов аналогичного строения, содержащих больше третичных атомов углерода в основной цепи, чем в молекуле полиэтилена. Некоторые остатки катализатора, удерживаемые полимерами в процессе полимеризации, становятся активными катализаторами окисления. [c.452]

Концентрать тиофенов из нефтяных дистиллятов трудно получить. O HOBHbiM источником их получения могут служить дистилляты нефтей тиофенового типа. В этих концентратах большое содержание ароматических углеводородов. Поэтому трудности получения тиофенов из дистиллятов сдерживают поиски путей их применения в народном хозяйстве. Возможные области применение тиофена и его гомологов кратко приведены в монографии [14]. В ней указывается, что тиофен и его гомологи могут использоваться для синтеза высших углеводородов заданного строения, спиртов, кислот, эфиров и других соединений, а также для получения лекарственных веществ, присадок к топливам и маслам, для производства полимеров, обладающих диэлектрическими свойствами и флуоресцирующих материалов. [c.106]

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]

Механическая прочность, являющаяся функцией молекулярного строения, значительно выше у новых типов полиэтилена высокой плотности, полученных по методу Циглера и Филиппса, чем у полиэтилена низкой плотности. Диэлектрические свойства полиэтилена зависят от функциональных групп, введенных в метиленовую цепь в качестве примесей, и практически не зависят от молекулярного строения полимера [463]. [c.230]

Андреева и Котон [ 1682] изучали влияние строения мономеров на способность к полимеризации в ряду винильных производных фурана, скорости полимеризации которых в блоке и в растворах СбНбСНз в отсутствии воздуха (инициатор — перекись бензоила) при 60—100° или в присутствии ВРз при 0° увеличиваются в ряду 2-винилфуран < 2-винилбензофуран < 2-винил-дибензофуран. В этом же порядке увеличиваются молекулярные веса (вискозиметрический метод) и теплостойкость образующихся полимеров и наблюдается улучшение диэлектрических свойств. Суммарные энергии активации радикальной полимеризации соответственно равны 17,0 16,5 и 12,5 ктя/моль. [c.286]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология