高分子導論6電學性能-展示頁
2025-05-22 12:57本頁面
【正文】 性分子沿外電場方向取向而產(chǎn)生的。原子極化所需時間在 1013s以上，伴有微量能量損耗。 ? 原子極化。由原子或離子中價電子云相對于原子核位移而引起的。 高聚物的介電性能 ? 高聚物在外電場作用下出現(xiàn)的 對 電能的儲存和損耗的性質(zhì) 介電 ? 是由高聚物的分子在外電場中 性能 的 極化引起的 ? 由 介電常數(shù) ε 和介電損耗 tgδ 描述 高聚物的極性 ?正負電荷中心重合 ——非極性分子， 正負電 荷中心不重合 ——極性分子 ? 分子極性的強弱 ——偶極矩 μ（德拜 ） 1)非極性分子， μ ＝ o，如聚乙烯、聚丁二烯 等． 2)弱極性分子， μ ≤，如聚苯乙烯、天然橡膠等． 3)極性分子， μ ，如聚氯乙烯、尼龍、有機玻璃等． 4)強極性分子， μ ，如酚醛樹脂、聚酯、聚乙烯醇等 介電性的微觀表達 ——分子極化 ? 概念：介質(zhì)置于電場中，其分子受外電場作用，分子內(nèi)電荷分布發(fā)生相應改變，導致分子偶極矩增大，這現(xiàn)象稱為極化。 高聚物的電學性能 聚合物的電學性能，是指聚合物在外加電場作用下的行為，及其所表現(xiàn)出來的各種物理現(xiàn)象，具體的主要包括： ?聚合物在交變電場中的介電性能； ?聚合物在弱電場中的導電性能； ?聚合物在強電場中的擊穿現(xiàn)象； ?聚合物表面的靜電現(xiàn)象。 ?具有新的特殊電性能的高分子材料 ——高分子半導體、導體、光導體、超導體和駐極體（永磁體）。 ? 分類：誘導極化（電子極化、原子極化）和取向極化 極化分類 ? 電子極化。極化過程非常快，僅 l 015－ 1013s，除去外電場，立即恢復原狀，過程中不損耗能量，與溫度無關。是分子骨架在電場作用下發(fā)生變形而產(chǎn)生的。 ? 取向極化。極性分子旋轉取向要克服阻力，需要一定時間和能量，極化時間為 109s。 有外電場時，極性分子取向，偶極矩增大，產(chǎn)生極化。介質(zhì)極化程度越高， Q越多， ?也越大，故 ?是衡量介質(zhì)極化程度的宏觀物理量。 高聚物的介電損耗 tg ? 概念： 電介質(zhì)在交變電場中，由于消耗一部分電能，電介質(zhì)本身發(fā)熱，這種現(xiàn)象就是介電損耗。這是非極性聚合物介電損耗的主要因素。取向極化過程是一個松弛過程，電場使偶極子轉向時，一部分電能損耗于克服介質(zhì)的內(nèi)粘滯阻力上，轉化為熱量，發(fā)生 松弛損耗 。 影響介電性能的因素 ? 高聚物的分子結構 – 非極性高聚物 —— 介電常數(shù) ε 和介質(zhì)損耗 tg ? 較低 ε ： 2?2~ tg ?： ~104 – 極性高聚物 —— 介電常數(shù) ε 和介質(zhì)損耗 tg ? 較大 ε ： 3?0~ tg ?： ~101 ~ 3 影響介電性能的因素 ? 溫度 T 溫度很低： 分子運動松弛時間 ? 電場變化的作用時間 t 極化轉向不能進行 tg ??0 溫度很高： 分子運動松弛時間 ? 電場變化的作用時間 t 極化轉向滯后電場變化極小 tg ? ?0 特定溫度： 分子運動松弛時間 ? ~ 電場變化的作用時間 t 介質(zhì)損耗 t g ? 有最大值 影響介電性能的因素 頻率很高： tg ? 較小 電場變化的作用時間 ?分子運動時間 ? 頻率很低： tg ? 較小 作用時間 ?分子運動時間 ? 適當頻率： tg ? 最大 作用時間 ~分子運動時間 ?電場頻率 影響介電性能的因素 ? 增塑劑 增塑劑加入 ?分子間作用減小 ?極化轉向容易 相當于溫度 ? 加入極性增塑劑 ?增加新的極化作用 使 tg? 和 ε ? ? 雜質(zhì) ——對介電性能影響很大 導電雜質(zhì)和極性雜質(zhì)（如水） 高聚物的導電性能 導電性的表征 ——電阻率 表面電阻系數(shù)
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