第7章-聚合物的电性能.pptVIP

第七章：聚合物的电性能;高聚物的电学性能： 高聚物在外电场作用下的行为及其表现出来的各种物理现象 交变电场--介电性能 高聚物的 弱电场—导电性能 电学性能 强电场—击穿现象 发生在聚合物表面的—静电现象; ; 绝大部分高聚物（特别是碳链高聚物）是绝缘体，但在外电场作用下，由于分子极化，将引起的对电性能的储存和损耗，这种性能称为介电性能。;极性分子在电场中的转动;（一）聚合物分子的极化; 为无因次量，称为介电常数，表征了电介质储存电能能力的大小，是介电材料的一个十分重要的性能指标。;分子极化（形式）;极化率（α）;（二）聚合物的介电性; PTFE的C—F键极性很大，但由于分子结构的对称性，使得整个分子不具极性。 聚三氟氯乙烯的C—F和C—Cl键的极性不同，电荷分布不对称，所以是极性分子。;2、聚合物的介电常数与结构的关系;极性基团对介电常数的影响; 3、高聚物的介电损耗 在交变电场E=E0cosωt（E0为交变电流的峰值）作用下，电位移矢量（D）也是时间的函数。由于聚合物的粘滞力作用，偶极取向跟不上外场的变化，电位移矢量滞后施加电场一个相位差δ，即： ; 式中，D1—电位移矢量与电场同相位部分； D2—电位移矢量滞后于施加电场的部分。 令： 式中， ε′—实测的介电系数，代表体系的储电能力 ε″—损耗因子，代表体系的耗能部分。 ; 通常用损耗角的正切表征聚合物电介质耗能与储能之比： tgδ=ε″ / ε′ 在交变电量中介电系数写成复数形式 ε*=ε′-iε″ ;通常用作绝缘材料或电容器材料的聚合物要求tgδ越小越好。否则不仅会消耗较多的电能，还会引起材料本身发热，加速材料老化。 如果需要对聚合物高频加热进行干燥，模塑或对塑料薄膜进行高频焊接，则要求聚合物具有较高的tgδ值。; ①、高分子的结构 极性：极性↑， tgδ↑ ε和tgδ：非极性分子极性分子， ε间同ε全同 分子活动性：橡胶态和粘流态的ε玻璃态的ε 交联，结晶，拉伸，加压，使ε↓ 支化，ε↑; ②、增塑剂与杂质 增塑剂≈T↑ 加入非极性增塑剂，介电损耗峰随增塑剂含量增大而移向低温，即ε″↓ 加入极性增塑剂会使tgδ↑ ε↑; 二、聚合物的导电性 （一）概念 物质内部存在着传递电流的自由电荷，这些自由电荷称为载流子，载流子可以是电子，空穴，也可以是正、负离子。 电导：载流子在电场作用下在介质中的迁移。它是表征物体导电能力的物理量。 ; 材料导电性的优劣，与其所含载流子的多少及载流子的运动速度有关。具体来说与载流子所带电荷量q，迁移速度V，载流子密度N有关，迁移速度V正比于电场强度，其比例系数为μ——即材料的迁移率，它是材料的特征参数，对于单位立方体有： Ｉu=N q V V= μ E =N q μ E 介电性是分子极化的反映，而导电性多半看作聚合物含少量杂质的反映。; （二）导电性的表征 材料的导电性，可用电阻率或电导率表征。 根据欧姆定律，电阻（R）定义为加在试样两端的电压与电流强度的比值，其单位是欧姆。试样的电导（G）定义为电阻的倒数。 R=V/Ｉ G=1/R=Ｉ/V ; 电阻的大小同试样的尺寸有关，与试样长度h成正比，与其横截面积S成反比。 ; 上式中，ρ—电阻率，Ω.m；