聚合物的结构与介电性能.ppt

1.聚合物的自由体积增大,可以降低单位体积内极化基团的数目,从而达到降低介电常数的目的。2.引入氟原子既可以增加聚合物的热稳定性,又可以降低聚合物的介电常数。这是因为C-F较C-H键有较小偶极和较低的极化率,同时氟原子还能增加自由体积,而这两方面都能降低树脂的介电常数。3.由于空气具有较低的介电常数,因此降低材料介电常数最有效的方法是在材料中引入纳米微孔。稳定的聚合物被用来做骨架结构,不稳定(对热或者溶剂)聚合物用来做致孔剂。*1.聚合物的自由体积增大,可以降低单位体积内极化基团的数目,从而达到降低介电常数的目的。2.引入氟原子既可以增加聚合物的热稳定性,又可以降低聚合物的介电常数。这是因为C-F较C-H键有较小偶极和较低的极化率,同时氟原子还能增加自由体积,而这两方面都能降低树脂的介电常数。3.由于空气具有较低的介电常数,因此降低材料介电常数最有效的方法是在材料中引入纳米微孔。稳定的聚合物被用来做骨架结构,不稳定(对热或者溶剂)聚合物用来做致孔剂。*聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能介电材料分类示意图绝缘材料电容器材料压电材料热释电材料铁电材料聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能极化：在外电场的作用下，电介质分子或者其中某些基团中电荷分布发生相应变化。极化类型电子极化原子极化取向极化界面极化价电子云相对原子核的位移聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能电子极化极化过程：10-15~10-13s聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能原子极化分子骨架在外电场下发生变形极化过程一般10-13s聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能取向极化极性分子延外场方向排列极化过程一般10-9s聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能界面极化产生于非均相介质界面处在外电场的作用下，电介质中的电子或离子在界面处堆积的结果。极化需时几分之一至几分钟，甚至更长。介电常数定义：含有电介质的电容器电容与相应真空电容器的电容比。真空的ε等于1，空气的ε接近1，大多数非极性高聚物的ε为2左右，极性高聚物的ε为2～10。（2.6～3.8）Q0Q介质损耗角正切在交变电场中，介电常数可以写成复数形式02介电损耗0101电导损耗02偶极的取向极化介电损耗产生的原因聚合物名称tanδ*104聚合物名称tanδ*104聚四氟乙烯2环氧树脂20-100聚乙烯2硅橡胶40-100聚丙烯2-3氯化聚醚100四氟乙烯-六氟乙烯共聚3聚酰亚胺40-150聚苯乙烯1-3聚氯乙烯70-200交联苯乙烯5聚氨酯150-200聚砜6-8ABS树脂40-300聚碳酸酯9氯丁橡胶300天然橡胶2-30尼龙6100-400丁苯橡胶20尼龙66140-600丁基橡胶30PMMA400-600聚甲醛40酚醛树脂600-1000聚邻苯二甲酸二丙烯酯80硝化纤维素900-1200常见聚合物tanδ(20℃，50Hz)聚合物及多组分聚合物的结构与介电性能聚合物的介电性能的影响因素结构频率与温度添加剂1.分子结构聚偏氟乙烯（PVDF）具有较高的介电常数。由于分子链中H原子与F原子的电负性不同，会在PVDF分子链中产生偶极矩。在外加电场的作用下，PVDF分子中正、负电荷中心发生分离，产生电偶极矩，发生取向极化。介电常数是宏观物理量,反映了电介质的极化能力,大小由材料本身的性质决定。在外电场下电介质材料的极化作用越强,介电常数就越大。表1不同极性高分子材料的分子偶极矩和介电常数范围聚合物类型分子偶极矩u范围介电常数ε范围非极性高分子u=02-2.3弱极性高分子0u0.5D2.3-3.0中等极性高分子0.5Du0.7D3.0-4.0强极性高分子u0.7D4.0-7.01.分子结构分子聚集态结构的影响：玻璃态：链段运动被冻结，结构单元上的极性基团取向受链段牵制，取向能力低，对介电常数影响小高弹态：链段活动能力大，极性基团取向受链段牵制较小，对介电常数影响大。高弹态下，介电常数、损耗角大于玻璃态介电常数玻璃态高弹态聚氯乙烯3.515聚酰胺4.05.02.频率与温度ε∞εsε’ε”tanδlogω2.频率与温度XP.,ZX.Y.[J].EuropeanPolymerJournal,2011,47(5):1031-1038.在研究尼龙610的介电性能的过程中