2015第十章高聚物的电学性质概述.ppt

热击穿 特征： 发生在高损耗的高分子击穿中，如聚氯乙烯、聚氧化乙烯，温度增加。 热击穿电压与环境温度等有关：温度高，散热系数小，加压时间长，均使击穿电压下降。 在高压电场作用下，介电损耗 热量 温度上升 电导率急剧增大 恶性循环 高聚物氧化、熔化和烧焦而破坏 放电击穿 微孔或缝隙中的气体,击穿强度小 高压电场作用下，局部电离放电 加速的电子和离子轰击高聚物表面 高分子结构破坏 放电产生热量，引起高分子的热降解 放电生成臭氧、氮氧化物等，使高聚物氧化老化。 电介质在长期低电压下工作，气体放电击穿是造成其破坏的主要原因。 本身化学结构、分子量、结晶度、增塑及填料。 外界条件，例如电极形式及尺寸、升压速率、外场频率、温度、环境介质、试样厚度及纯度等。 如：薄膜试样结构均匀，缺陷较少，其击穿强度比体型试样的高。 击穿强度的影响因素 温度对击穿强度强度的影响： 极性高聚物：击穿强度随温度的升高而降低。 非极性高聚物：低温区，击穿强度与温度无关，高温区，击穿强度随温度的升高而急剧下降。 图10-20 高聚物的击穿强度与温度的关系 1、聚乙烯醇 2、聚甲基丙烯酸甲酯 3、聚乙酸乙烯酯 4、氯化聚乙烯（55％Cl）5、聚苯乙烯 6、聚异丁烯 表10-7 一些高聚物的击穿强度工程数据 高聚物 Eb(兆伏/米) 高聚物（薄膜） Eb(兆伏/米) 聚乙烯 18－28 聚乙烯 40－60 聚丙烯 20－26 聚丙烯 100－140 聚甲基丙烯酸甲酯 18－22 聚苯乙烯 50－60 聚氯乙烯 14－20 聚酯 100－130 聚苯醚 16－20 聚酰亚胺 80－110 聚砜 17－22 芳香聚酰胺 70－90 环氧树脂 16－20 酚醛树脂 12－16 任何两种固体物质，当互相接触或摩擦时，在固－固表面会发生电荷再分配。分开之后，每一种固体将带有比其接触或磨擦前过量的正（或负）的电荷，这种现象称为静电现象。 起因：接触带电，摩擦起电。 高聚物在生产、加工和使用过程中与其他材料、器件发生接触或摩擦，产生静电。高聚物的高绝缘性而使静电难以漏导。聚丙烯腈纤维加工时的静电可达15千伏以上。 高聚物的静电现象 高聚物 功函数（电子伏特） 高聚物 功函数（电子伏特） 聚四氟乙烯 5.75 聚乙烯 4.90 聚三氟氯乙烯 5.30 聚碳酸酯 4.80 氯化聚乙烯 5.14 聚甲基丙烯酸甲酯 4.68 聚氯乙烯 5.13 聚乙酸乙烯酯 4.38 聚砜 4.95 聚异丁烯 4.30 聚苯乙烯 4.90 聚己二胺己二酸 4.30 电子克服原子核的束缚，从材料表面逸出所需要的最小能量，称为逸出功或功函数。 接触带电：逸出功大的带负电，逸出功小的带正电。 摩擦起电： 一般认为，当高聚物摩擦时，介电系数较大的带正电，介电系数小的带负电。 相对多数金属而言，高聚物通常带负电。 起电序列中的距离越远，两种物质摩擦带电量越多。 高聚物的摩擦起电顺序 妨碍正常的加工工艺。 损坏产品质量。 可能危及人身及设备安全。 静电妨碍薄膜和纤维的缠绕等正常工序的顺利进行。 静电容易吸附尘埃、水气和其他有害杂质，使绝缘产品的电性能大幅度下降。 吸尘影响电影胶片的清晰度和塑料唱片的音质。 静电放电造成电影胶片的暴光。引发燃料起火等。 静电现象的危害 （1）通过空气（雾气）消失 （2）沿着表面消失 （3）通过绝缘体体内消失 依靠空气中相反符号的带电粒子与静电中和，或让带电粒子获得动能飞散。 方法： 尖端放电，使空气电离中和表面静电。 高能辐照（不产生火花）使空气电离来消除静电。 表面静电的消除途径 通过空气（雾气）消除 表面电阻率小于1011欧时，表面传导消除静电效果良好。 方法： 提高空气湿度，在亲水性绝缘体表面形成连续的水膜，提高表面导电性。 抗静电剂喷涂或浸涂在材料的表面，降低表面电阻率。 将抗静电剂与塑料混合，通过扩散到材料表面而起作用。作用时间较长。 通过表面传导消除 抗静电剂：一些表面活性剂。如阴离子型（烷基磺酸钠、芳基磺酸酯等）、阳离子型（季胺盐、胺盐等）以及非离子型（聚乙二醇等）。 当高聚物体积电阻率小于107欧·米时，通过体积传导，静电荷可很快泄漏。 方法： 导电性碳黑、金属粉或导电纤维与聚合物复合以降低体积电阻率。 通过体积传导消除 静电现象的利用 静电复印 静电印刷 静电喷涂：机器部件， 列车车箱等加工。 静电植绒 静电除尘 静电医疗：辅助治疗各种皮肤癣、脚气、牙疼等疾病，高压静电的电晕风具有止痒、杀菌和美容护肤等功效。 聚合物的其他电学性质 力－电性： 例如：在机械力的作用下，高聚物的压电效应。 正压电效应：对高聚物施加机械力，其内部正负电荷中心相对位