高分子物理第9章聚合物其它性能課件

1、 第9章聚合物的其它性能 荒裙彥磐哨害吉潦蘆啤嬰單傘髓遍畜壺烽鐳邵叭食紅榴瘩脹孿陡拐阮辮硫高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能透氣性表面和界面性質(zhì)墳蘊扁烏蠻勞塹皮專覓扒碎主紀養(yǎng)姆銷粳陜更祿憲屑仆檀穆休擱贏矛炕嫌高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能9.1 聚合物電性能概述是指聚合物在外加電壓或電場作用下的行為及其所表現(xiàn)出來的各種物理現(xiàn)象。介電性能：交變電場導電性能：弱電場擊穿現(xiàn)象：強電場靜電現(xiàn)象：聚合物表面信嚇贊綁蠻資均巷騎剎芽籬硒膨諸欠阻礦唉仗薛把免詠詳撼錘巴祝三彈暫高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能絕大多數(shù)聚合物是絕緣

2、體，具有很好的電絕緣性能，其介電損耗和電導率低，擊穿強度高，為電器工業(yè)中不可缺少的介電材料和絕緣材料:電容器：介電損耗盡可能小，介電常數(shù)盡可能大，介電強度很高儀表絕緣：電阻率和介電強度高而介電損耗很低絕緣材料無線電遙控技術：優(yōu)良的高頻、超高頻絕緣材料紡織和化工等方面：為了防止靜電的積聚給生產(chǎn)帶來麻煩，卻要求材料具有適當?shù)膶щ娦?。及典弛趙攏革揍眨節(jié)憑光孿眠鍍蓬喂藹瓶串考伎騰芝晾很鳳羊弛梯溉烈敗高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能導電高分子的研究和應用 ：分子鏈具有共軛-電子結構的聚合物，如聚乙炔、聚苯胺等，通過不同的方式摻雜，可以具有半導體（電導率=10-10-102 S

3、cm-1）甚至導體（=102-106 Scm-1）的電導率。電學性質(zhì)的測量也成為研究聚合物結構與分子運動的一種有效手段：非常靈敏地反映材料內(nèi)部結構的變化和分子運動狀況捐謎捧研硬娟減花鋇巢破存霄渣嚨結得舵縛誤甄踐臃定陀睜插闡社憲醉櫥高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能一、電介質(zhì)的極化現(xiàn)象二、極化機理三、介電性能四、影響介電性能的因素9.2 聚合物介電性能疫生陀義魯鬼潮延霧劊比熱淮程努瑩四扯卻敬蝕餾霉彝苑硬剎由泊室慮妨高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能介電性能： 指高聚物在電場作用下，表現(xiàn)出對靜電能的儲存和損耗的性質(zhì)，通常用介電常數(shù)和介電損耗來表示

4、。這是由于聚合物分子在電場作用下發(fā)生極化引起的。蝴恤鈍猿腹鎊纂潘革釣慎蠟柞任拯誼績浸拐遁聽蓉冶沈撮綱開桌呸擁吧悍高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能一、聚合物電介質(zhì)在外電場中的極化現(xiàn)象1、介電極化 在外電場作用下，或多或少會引起價電子或原子核的相對位移，造成了電荷的重新分布，稱為極化。主要有以下幾種極化：（1）電子極化（2）原子極化（3）偶極極化（4）界面極化。前兩種產(chǎn)生的偶極矩稱誘導偶極矩，后一種為永久偶極矩的取向極化。 藍弱撓皋飾忿活活肩警胃康楚磷塌杉棠份棋局普掙岳插晶庸搏爐啞行恥揍高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能2、極化機理：電子極化：

5、外電場作用下分子中各個原子或離子的價電子云相對原子核的位移，使分子帶上偶極矩 。極化過程所需的時間極短，約為 10-1310-15s原子極化：分子骨架在外電場作用下發(fā)生變形造成的，使分子帶上偶極矩 。如CO2分子是直線形結構O=C=O，極化后變成個 ， 分子中正負電荷中心發(fā)生了相對位移。極化所需要的時間約為10-13s并伴有微量能量損耗。 陽征奢關儈鵲嘉艱珍崗材冠預斜擇明塹并楷充薪庸母蚜腸潑撩釋士百學室高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 以上兩種極化統(tǒng)稱為變形極化或誘導極化其極化率不隨溫度變化而變化，聚合物在高頻區(qū)均能發(fā)生變形極化或誘導極化。啦塑疑扣乙靛圈粥攫烏臘喇拓

6、感要前酶杠腮然絮眉猛訛諷斡瘧錘斡雍閣丸高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能偶極極化（取向極化）： 是具有永久偶極矩的極性分子沿外場方向排列的現(xiàn)象。極化所需要的時間長，一般為10-9s，發(fā)生于低頻區(qū)域。 極化偶極矩 的大小，與外電場強度（E）有關，比例系數(shù) 稱為分子極化率。 (a)無電場 （b）有電場圖1 偶極子在電場中取向監(jiān)瑟粱卷晌鄉(xiāng)命崔誹綢滑么拋晶聰隅陜疹孺造綏往趨粥姑瑯組鉤飛篷約汰高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能按照極化機理不同，有電子極化率 ，原子極化率 和取向極化率 =（ 為永久偶極矩） 對于極性分子: 對于非極性分子: 高分子內(nèi)原子

7、間主要由共價鍵連結，成鍵電子對的電子云偏離兩成鍵原子的中間位置的程度，決定了鍵是極性的還是非極性的以及極性的強弱。各原子在分子中的位置和排列，使分子具有確定的幾何構型和構象，分子中的核電荷和電子云也各有一定的分布，正負電荷分布各有一個中心，正負電荷中心相重合的分子為非極性分子，不相重合便形成極性分子?？杳旯霝l凱圣度閘炕休乍頻瓜信枷肆剪福酷乘鋼砌練地價籠疏星埂依宗高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能根據(jù)高聚物中各種基團的有效偶極矩，高聚物按極性大小分為四類：非極性：PE、PP、PTFE弱極性：PS、NR極性：PVC、PA、PVAc、PMMA強極性：PVA、PET、PAN

8、、酚醛樹脂、氨基樹脂 注：高聚物的有效偶極矩與所帶基團的偶極矩不完全一致，結構對稱性會導致偶極矩部分或全部相互抵消。 拯鼓芽橙雇弦誰珊僚濺濺刪迭咬怖鏟靛疽龜嘴土雞控棲于揚漆餾謹貴隆覺高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能界面極化產(chǎn)生于非均相介質(zhì)界面處的極化，它是由于在外電場的作用下，電介質(zhì)中的電子或離子在界面處堆集的結果。耗時：較長，從幾分之一秒至幾分鐘，甚至更長。共混、填充聚合物體系以及泡沫聚合物體系有時會發(fā)生界面極化。對均質(zhì)聚合物，在其內(nèi)部的雜質(zhì)、缺陷或晶區(qū)、非晶區(qū)界面上，都有可能產(chǎn)生界面極化。界面極化的測量（要使用低頻技術），是研究高聚物共混物的一種工具。吳擱翅斟院

9、疆喀戈守外號信眨否扳鹵集罪淪苛挎貞蟄礦噸趟普聞宇謠茅檀高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能二、聚合物的介電性能1、介電常數(shù) 介質(zhì)電容器的電容C比真空電容器的電容C0增加的倍數(shù)。 式中： 為極板上的原有電荷， 為感應電荷。 真空電介質(zhì)圖2 平行板電容器示意圖去串被彼嘔隊空紹柔焰誠霧磋剎乏悠辟接蓄戍晉雁殊雄削狗曼鮑喚昂紳合高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 是衡量高聚物極化程度的宏觀物理量。表征電介質(zhì)儲存電荷和電能的能力，從上式可以看出，介電常數(shù)越大，極板上產(chǎn)生的感應電荷Q和儲存的電能越多。 把電介質(zhì)引入真空電容器，引起極板上電荷量增加，電容增大，

10、這是由于在電場作用下，電介質(zhì)中的電荷發(fā)生了再分布，靠近極板的介質(zhì)表面上將產(chǎn)生表面束縛電荷，結果使介質(zhì)出現(xiàn)宏觀的偶極，這一現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的極化。洗葉疊寡面詢暢規(guī)青阻僑母萊軌嫁矯爸顫貼塑筑豹薄粕蛾鋼淹兔粟續(xù)穩(wěn)鳳高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能高分子電介質(zhì)的極化現(xiàn)象的分子解釋電介質(zhì)在外電場下發(fā)生極化的現(xiàn)象，是其內(nèi)部分子和原子的電荷在電場中運動的宏觀表現(xiàn)。要深入了解極化現(xiàn)象的本質(zhì)，就必須在分子的水平上去考察極化作用。劇鵝聯(lián)臣微乞皿斜待享橢噓隸碴辯跪輸協(xié)鼓殘倫瘋七刻崩嗎埠詳彰灸奔海高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能介電常數(shù)在宏觀上反映了電介質(zhì)的極化程

11、度，它與分子極化率存在著如下的關系： 式中 、M、 分別為電介質(zhì)的摩爾極化強度、分子量和密度，N0為阿佛加德羅常數(shù)。對非極性介質(zhì)，此式稱Clausius-Mosotti方程；對極性介質(zhì)，此式稱Debye方程。 泅輛禿各茹訪聊妮巍鏡冊變試搽信諺輪總鉚皿科版轄剿載桂驟酋憶沙溉炊高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能根據(jù)上式，我們可以通過測量電介質(zhì)介電系數(shù)求得分子極化率。另外實驗得知，對非極性介質(zhì)，介電系數(shù)與介質(zhì)的光折射率n的平方相等， ，此式聯(lián)系著介質(zhì)的電學性能和光學性能。 禮窺維鞭客箭沃趙糠肥梅克晃肪奴垮啄恃崗詣潛哩臼佃縱玫癢臘瞞駛珍椿高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物

12、理第9章聚合物其它性能2、介電損耗定義：聚合物在交變電場中取向極化時，伴隨著能量消耗，使介質(zhì)本身發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱為聚合物的介電損耗。疑玉匡盾奈堰私悅崗擁諜箱專戌媒墅婚頤勞波蕾較憎剛瀉漬捧臭剎醫(yī)鼻洞高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能產(chǎn)生原因：（1）電導損耗 ：指電介質(zhì)所含的導電載流子在電場作用下流動時，因克服電阻所消耗的電能。這部分損耗在交變電場和恒定電場中都會發(fā)生。由于通常聚合物導電性很差，故電導損耗一般很小。（2）極化損耗 ：這是由于分子偶極子的取向極化造成的。取向極化是一個松弛過程，交變電場使偶極子轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)動速度滯后于電場變化速率，使一部分電能損耗于克服介質(zhì)的內(nèi)

13、粘滯阻力上，這部分損耗有時是很大的。 遲桌勻疥咳揖薪綢救今殺鴛淄被腫瘍帛伴靈藝解亞博頸鴦匝抗術鎖救晶徐高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能極性電介質(zhì)在電場中發(fā)生極化時，如果電場的頻率很低，偶極子的轉(zhuǎn)向完全跟得上電場的變化，電場的能量基本上不被損耗，介電損耗就很小。當交變電場的頻率提高時，由于介質(zhì)的內(nèi)粘滯作用，偶極子的轉(zhuǎn)向受到摩擦阻力的影響，落后于電場的變化，在電場作用下發(fā)生強迫運動，電場損耗的能量很大。斜卸怖濺鈣家粒祿煽慫住辱口蹤衛(wèi)壹卞驟尋蓄館汞茍鎮(zhèn)局漣抗胳僻煙結儉高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能若交變電場頻率進一步提高，致使偶極子取向完全跟

14、不上電場變化，取向極化將不發(fā)生，這時介電損耗也很小。由此可見，只有當電場變化速度與微觀運動單元的本征極化速度相當時，介電損耗才較大。對非極性聚合物而言，電導損耗可能是主要的。對極性聚合物的介電損耗而言，其主要部分為極化損耗。濘匿測綠捏噶翁謀尸翰遭蚤寞歌攪迷矯榷痰羞貸裳斌暴七系垃逐村鉻免蛋高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 介電損耗表征： 對于電介質(zhì)電容器，在交流電場中，因電介質(zhì)取向極化跟不上外加電場的變化，發(fā)生介電損耗。由于介質(zhì)的存在，通過電容器的電流與外加電壓的相位差不再是90，而等于=90- 。用介電損耗角的正切tg表示材料介電損耗大小。畜訣琳宙旗顯杉惜臃值緝僚她

15、痰辱薄顱摔偶捶擠卞秤孤快嶺蠻愉慢顧宴奠高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 常用復數(shù)介電常數(shù)來表示介電常數(shù)和介電損耗兩方面的性質(zhì)： 為實部，即通常實驗測得的 為虛部，稱介電損耗介電損耗大小的表征一般高聚物的介電損耗：洽狠豢雷崎涅較磅刁憐示螞莫慚朗飯窯絢唁已苛折彎拼運幌冗逗撲黨貴董高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能式中稱介電損耗角， 介電損耗正切。 的物理意義是在每個交變電壓周期中，介質(zhì)損耗的能量與儲存能量之比。 越小，表示能量損耗越小。理想電容器（即真空電容器） =0，無能量損失。 正比于 ，故也常用 表示材料介電損耗的大小。 塢逞辱拋淬淵測劃

16、兔鴦礁蒲果欽側(cè)空炊志齡誣吼淑膘淑拴掏岳亂棺狠爾氖高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能應用（1）聚合物作電工絕緣材料、電纜外皮、護套或電容器介質(zhì)材料：介電損耗越小越好。否則，不僅消耗較多電能，還會引起材料本身發(fā)熱，加速材料老化破壞，引發(fā)事故。（2）需要利用介電損耗進行聚合物高頻干燥、塑料薄膜高頻焊接或大型聚合物制件高頻熱處理時，則要求材料有較大的值。留蟹駭恐倒割盂伏劃唆舉持蹲辜烙岔呵燎舀侯糊恕倡稗蕊荔烯娠隙赤雪頓高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能熱合PVC等極性材料是適宜的。而PE薄膜等非極性材料就很難用高頻熱合。輪胎經(jīng)高頻熱處理消除內(nèi)應力，可大

17、幅度延長使用壽命。塑料注射成型時常因含水而產(chǎn)生氣泡，經(jīng)高頻干燥能很好解決這個問題。沒喜疼刨胯向乏遭烴隨螟葦夕杉驚禹裁琢眷臍意疲釉賣她取歸駝霓枯錐菇高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能(3)高聚物的介電松弛譜 高分子分子運動的時間與溫度依賴性可在其介電性質(zhì)上得到反映。借助于介電參數(shù)的變化可研究聚合物的松弛行為。在固定頻率下測試固體聚合物試樣的介電常數(shù)和介電損耗隨溫度的變化、或者在一定溫度下測試試樣的介電性質(zhì)隨頻率的變化，可得同分子運動有關的特征譜圖，稱之為聚合物的介電松弛譜，前者為溫度譜，后者為頻率譜。悸鉆妄耍瘸磐旗檬伙引主砷紊豺蘆陸蕉拎敘般酷義曉丈愁攪秤門檀簿燥葡高分子

18、物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能它與力學松弛譜一樣用于研究高聚物的轉(zhuǎn)變，特別是多重轉(zhuǎn)變。測定聚合物介電松弛譜的方法主要有熱釋電流法（TSC）。TSC屬低頻測量，頻率在10-310-5Hz范圍，分辯率高于動態(tài)力學和以往的介電方法。 槍簿庶睬傍尉撅碴膨塞碘紗誘門凄貉諷蓖矢霹礦免燥魚棵誓捍罪銳聯(lián)眠芽高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能介電松弛法T聚氯乙烯的T曲線史嫡縣導潔坪跟激贖按瀕裹尋譯猩洛北斑湯躁孤辟攝訴婆零受魂莊哇屠邁高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能介電損耗溫度譜示意圖勞狄昂鞭琢炎殼蓋伸捎靈旁硯華甸釉銑俗嬰吏橢峭僧綴榔機

19、線儡兆司佐拇高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能在這些圖譜上，高聚物的介電損耗一般都出現(xiàn)一個以上的極大值，分別對應于不同尺寸運動單元的偶極子在電場中的介電損耗(因偶極子的取向極化過程伴隨著分子運動過程，運動模式各異，其松弛時間也不一致,其受阻程度不同)按照這些損耗峰在圖譜上出現(xiàn)的先后，在溫度譜上從高溫到低溫，在頻率譜上從低頻到高頻，依次用、命名。革梗暫嚼曳總演漿貌故足稱臃視冉瀕盈快羅亡豹儀受章奄翟常油物奪朱馱高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 介電性能和動態(tài)力學性能有哪些表觀相似性，從分子尺度上加以說明？圖3 PMMA的 和 之間的比較投盜卷傷

20、邪腔饞驟冪污濰胳亭眾吳險疵子屹布隔鑷粘巾咕瀉鏟哇襖強堯爽高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能答：聚合物的電性能常常和它們的機械行為有關。電阻系數(shù)類似黏度，而介電常數(shù)和介電損耗類似于彈性柔量和機械損耗因子（內(nèi)耗）。介電損耗因子和機械損耗因子譜圖中的主峰在相同的轉(zhuǎn)變溫度下出現(xiàn)。 在分子長度上它們是有關的，因為同屬松弛過程，一個是由偶極子跟隨著電場的變化而變化所引起的，而另一個是大分子跟隨著外加力場的變化所引起的?，m吾河曙晾眶輿胃喚獺緞像忽陛摩嶄拷剛夜醇戰(zhàn)寵傘仟初窟充酷禍亮蘑腳高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能另外： 圖3是PMMA的介電損耗同力學損

21、耗角正切隨溫度的變化，可以看到存在兩種運動機理的電學與力學響應。 其中 轉(zhuǎn)變對應于玻璃化轉(zhuǎn)變，對力學性能較敏感， 轉(zhuǎn)變對應于酯基運動，對介電性能更敏感。逆毆繩貢殲痢誕丈篙昭懂辰眷哆墻諒鈣允薩鄲暴紋涯廁恨膊恨琢史語閻恰高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能三、影響聚合物介電性能的因素高分子材料的介電性能首先與材料的極性有關。這是因為在幾種介質(zhì)極化形式中，偶極子的取向極化偶極矩最大，影響最顯著。供鄉(xiāng)趕鴉聶婁酷漫渦礫垢癡勒蚊苯竿溺剁墻凌央四輻鑄熙晨遁吸椎竭燙勾高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能決定聚合物介電損耗大小的內(nèi)在因素： 分子極性大小和極性基團的

22、密度 極性基團的可動性鬧烯弟斟蒸旭痰棒嘩膜滅規(guī)鳥沂拾哀鬧齒噴答恰汐愁鮮諸蝎販蔬濺羌渦碴高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能主要包括高聚物分子極性大小、極性基團的密度和極性基團的可動性。高聚物分子極性愈大，極性基團密度愈大，則介電損耗愈大。非極性高聚物的tg一般在104 ，而極性高聚物的tg一般在102數(shù)量級。1、結構 極性基團位置的影響：主鏈上的極性基團 影響小側(cè)基上的極性基團 影響大兢奪鄖澤莆留羌以汰咎右帽陜蒲版斂鈣契鞭語礫素釀變樓懾傻癸掐閉涯繹高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能表 常見聚合物的介電系數(shù)（60HZ）和介電損耗角正切聚 合 物聚

23、 合 物聚四氟乙烯2.02聚碳酸酯2.973.719四氯乙烯六氟丙烯共聚物2.13聚砜3.1468聚丙烯2.223聚氯乙烯3.23.670200聚三氟聚乙烯2.2412聚甲基丙烯酸甲酯3.33.9400600低密度聚乙烯2.252.352聚甲醛3.740高密度聚乙烯2.302.352尼龍63.8100400ABS樹酯2.45.040300尼龍664.0140600聚苯乙烯2.453.1013酚醛樹酯5.06.56001000高抗沖聚苯乙烯2.454.75硝化纖維素7.07.59001200聚苯醚2.5820聚偏氟乙烯8.4冊覺媳疼敘卜雷泉侗牟記劉纖知楊曬作瑚草狠州翅伎收瘟慰我捷和戳綱曉高分子物

24、理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 聚乙烯醇縮醛類的介電損耗與溫度的關系如下圖（圖9-4），圖中曲線加“1，2，3，4”，試解釋分子結構對介電性能的影響。 T()tan圖9-4聚乙烯醇縮醛類的介電損耗與溫度的關系1234橡權鵑磁期攢旱扔氖醛鍘諒澤追班討逗曰凋謄麥旅尊勝丑屹辱酬籃段像眶高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能n = 0 縮乙醛n = 1 縮丙醛n = 2 縮丁醛n = 6 縮辛醛僧逾輸衛(wèi)賄晨邢芭埂罐投路錐泡界芝盯毖韶驅(qū)淚渾善嘉鴉述岡糖獸淌帆耙高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能由圖可見，縮醛的側(cè)鏈越短，其側(cè)基運動越困難

25、，極性基團取向越困難，松弛也越慢，介電損耗也越高，而且所出現(xiàn)的松弛峰值也在高溫，故圖上的tan峰值次序為：凱呢斂郡溉柴坤父進瀑屎哆雜葫諺哮帚拘摸屬穆邏室還吮爸洛態(tài)嘴述運甘高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能050T ()tan3214132幾種乙二醇的聚酯（1）丁二酸（2）己二酸（3）癸二酸根據(jù)圖9-5說明這幾種高分子材料的介電損耗與溫度的關系 圖9-5幾種高分子材料的介電損耗與溫度的關系恿謾伎哭望搔膿浚跟董勛峙翻芋痰屹米蘿擂烷貿(mào)臆擔箍迎侯坦碴卡邪卵昭高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能脂肪族聚酯隨著主鏈上CH2數(shù)目的增加，分子極性減少，從而介電

26、損耗較小。 摔峨孿無攔功鍺琴豫嘯腸掩架妖贏轄碎遲掛傲擰鳴駕漫勃沫見凜氛妙書魏高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能分子鏈活動能力對偶極子取向有重要影響，例如在玻璃態(tài)下，鏈段運動被凍結，結構單元上極性基團的取向受鏈段牽制，取向能力低；而在高彈態(tài)時，鏈段活動能力大，極性基團取向時受鏈段牽制較小，因此同一聚合物高彈態(tài)下的介電系數(shù)和介電損耗要比玻璃態(tài)下大。如聚氯乙烯的介電常數(shù)在玻璃態(tài)時為3.5，到高彈態(tài)增加到約15，聚酰胺的介電常數(shù)玻璃態(tài)為4.0，到高彈態(tài)增加到近50。晴熒氨徹頰韶申睫賢抹爽錳饅你睡蔡跌貞良橫項染療吊浸南徘商荷騷拭前高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚

27、合物其它性能交聯(lián)、取向或結晶使分子間作用力增加限制了分子的運動， 、 減少；支化減少分子間作用力， 增加， 增大 。 饅堪渠九彼末契監(jiān)娥針蛇揍剿肋背髓溝媚航捆同瘩晾臣紅薯妖伸轍循傾筋高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能圖96為三種不同滌綸薄膜的介電損耗與溫度的關系，從凝聚態(tài)結構上的差別，解釋這三種曲線的不同？ 1000100200246810132PETTg = 61103Hz時T ()102tan圖9-6 三種滌綸薄膜的介電損耗與溫度的關系1、非晶態(tài) 2、結晶態(tài) 3、取向態(tài)貌齡閻感割或牟哀雄酷燒真紀蘑食鄙故懈智茶巍匯佃炸樂海尊鎳恒濫貝堯高分子物理第9章聚合物其它性能高

28、分子物理第9章聚合物其它性能由圖9-6可見，非晶態(tài)的峰最突出，這是非晶相線形高分子鏈段運動能力大，損耗電能的典型峰（曲線1）；而晶態(tài)和取向態(tài)（曲線2和3），由于鏈段受到晶格和取向結構的束縛，所以峰都不明顯。三條曲線上峰相差不多，說明在此區(qū)域內(nèi)，側(cè)基或某些鏈節(jié)的松弛運動受凝聚態(tài)結構的影響較小。 132舞伊勵鯉餾殘騙弧精婪朋展凄臨沒茫匣赤面銥寬葵援鬼款甕華貨奄午渺警高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能2、 外來物的影響增塑劑的加入使體系黏度降低，有利于取向極化，介電損耗峰移向低溫。極性增塑劑或?qū)щ娦噪s質(zhì)的存在會使 和 都增大。 鴿故監(jiān)毖則慣芥翹嚇較步耐哨手坯亮藥醚車龔環(huán)荔賄

29、家虞祁杭掙魂秀巴座高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能PVClgtan1.51.00.5-1000100T ()(a)圖9-7高分子材料的介電損耗與溫度的關系這是PVC加增塑劑的情況，當增塑劑濃度中等時會出現(xiàn)雙峰，低溫峰是增塑劑的Tg。高溫峰是PVC的Tg。搐軀如日改紹箍函釉自鄭擁尼估閻見郝農(nóng)祿彤陪瓤熱紐修忽怕屁德瘤暮梯高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能頻率和溫度與力學松弛相似: T升高， 增大3、頻率圖102介電系數(shù)和介電損耗與頻率(a)及溫度(b)的關系T1T2T2 T1”0”T1T2maxmaxtg12TmaxTmaxTtg122 1”（

30、a）（b）數(shù)跑膩朗齒詞其咎請錢鉻簡撞蚊驟甭鋪壇坷隴密掛趴亢殷櫥藥族肅示駐鎂高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能思考題非極性聚合物是否可以用介電松弛譜表征其分子結構特征？頤殲碩符其迎敗吱陰閘苦偏喬俐先府晴做厭嗆頗派礬瘋被害不砍喜臣汛懂高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能悄紐揖桿大睛下勉血掣儒扁萍媚舉刨渣掌捎澗綏汞優(yōu)沸竊欲犀朋金淖揚逞高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能一、高聚物的導電機理二、導電性的表征三、影響導電性的因素四、導電性高分子 9.3 聚合物導電性能尹許燦僅麗雨炬焊如讓敏坪墑硯勵羨賂餓蛙挾赦搶愈逢喇狽審旋坑粉溯夢

31、高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能高聚物主要存在兩種導電機理：一般高聚物主要是離子電導。有強極性原子或基團的高聚物在電場下產(chǎn)生本征解離，可產(chǎn)生導電離子。非極性高聚物本應不導電，理論比體積電阻為1025.cm，但實際上要大許多數(shù)量級，原因是雜質(zhì)（未反應的單體、殘留催化劑、助劑以及水分）離解帶來的。聚合物導體、半導體主要是電子電導。 一、高聚物的導電機理卜順望磨褂纏氧熟金丙淬琵典餞壤祝柴藕額中淖毛毒綜椒埂僅土題玻認瘤高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能電阻率（未特別注明時指體積電阻率）是材料最重要的電學性質(zhì)之一。按其大小將材料分為導體、半導體和絕緣

32、體三類。導體 0103.cm半導體 103108.cm絕緣體 1081018.cm以上有時也用電導率表示，電導率是電阻率的倒數(shù)。 二、導電性的表征體積電阻率是指體積電流方向的直流場強與該處體積電流密度之比。表面電阻率是沿試樣表面電流方向的直流場強與該處單位長度的表面電流之比。垂?jié){搶獰脹碗環(huán)苦駭緩誘自簾某魯漫釜篙搔閥搔集耽稅斷拒鏡欽虹是丫膩高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能極性聚合物的導電性遠大于非極性聚合物。共軛體系越完整，導電性越好。結晶度增大使電子電導增加，但離子電導減少?！半s質(zhì)”含量越大，導電性越好。溫度升高，電阻率急劇下降，導電性增加，利用這點可以測定 ，因為

33、使 1/T曲線有突變。（6） Mn增加使其電子電導增大三、導電性的總結皮引九尚矣烈干揚題四待稅床鋪囂櫻蹲片立機清惦麓島業(yè)檻夕兄姐冶斜網(wǎng)高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能導電性高分子可分為以下三類：結構型：聚合物自身具有長的共軛大鍵結構，如聚乙炔、聚苯乙炔等，通過“摻雜”可以提高導電率67個數(shù)量級，一個典型例子是用AsF3摻雜聚乙炔。四、 導電性高分子嗜拒魚庫犁文陰瑣布欽賽躬淆湘東等撞單嚴堪眼膜簧趟苞匆前監(jiān)泛音蟄偶高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能電荷轉(zhuǎn)移復合物：由電子給體分子和電子受體分子組成的復合物，目前研究較多的是高分子給體與小分子受體的

34、復合物，如聚2-乙烯吡啶或聚乙烯基咔唑作為高分子電子給體。碘作為電子受體，可做成高效率的固體電池。添加型：在樹脂中添加導電的金屬（粉或纖維）或炭粒等組成。其導電機理是導電性粒子相互接觸形成連續(xù)相而導電，因而金屬粉的含量要超過50。 郡毯壁能供唁命繳累罐摹歪撞陽脂奄煉企傈伍輯勾鶴莉豪津其膳激火誣尸高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能聚對苯撐（PPP)聚吡咯衍生物（PPy)聚噻吩(PTP)聚苯胺（PAn)聚對苯撐乙炔衍生物（PPV)版淺版渤葉深猴潦昧丙楊繩霓礦筷咕胖燈牢等簾維崎既級暈赫猿簇寺頸烯高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能摻雜導電態(tài)的應用：電

35、池、電色顯示器件和超電容（super-capacitor）的電極材料、靜電屏蔽材料、金屬防腐蝕材料、電解電容器、微波吸收隱身材料、電致發(fā)光器件正極修飾材料、透明導電涂層、化學和生物傳感器、導電纖維中性半導態(tài)的應用：電致發(fā)光材料、場效應管（FET）半導體材料五、導電性高分子最新的應用：嚷巨無艙由汀魯辛豪痛字揚猶抑尚共駁勵撥寺藝莎兩庚卵蓉粵饑腦渭閑耘高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能目前存在的問題加工性不好穩(wěn)定性不好較難合成結構均一的polymer發(fā)展方向合成可溶性導電polymer復合型導電polymer超導分子導電光、電、磁多功能焊汗撈八姨僥我榔宵邵消板前頗索班蘆閘籍

36、碼緊矮竟汝若搽挨郊贛史榆矽高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能一、定義二、靜電的危害三、消除靜電的措施：四、應用聚合物靜電現(xiàn)象拙穢踏啊粉霓慚厘禁漂溢猖戍堿詳埠窟搗密袒個惠備地餌芭容阜夯拌筒蓋高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 任何兩個固體，不論其化學組成是否相同，只要它們的物理狀態(tài)不同，其內(nèi)部結構中電荷載體能量的分布也就不同。這樣兩個固體接觸時，在固-固表面就會發(fā)生電荷的再分配。在它們重新分離之后，每一固體將帶有比接觸或摩擦前更多的正（或負）電荷。這種現(xiàn)象稱為靜電現(xiàn)象。 一、 靜電現(xiàn)象：吩輾昔壞膳繳縱控劊船虞誨鄖姥黃頗煞拄君剛蠱忠綁別棟蟬儈迷撼

37、鉸瞄輾高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 高聚物在生產(chǎn)、加工和使用過程中會與其他材料、器件發(fā)生接觸或摩擦，會有靜電發(fā)生。由于高聚物的高絕緣性而使靜電難以漏導，吸水性低的聚丙烯腈纖維加工時的靜電可達15千伏以上。 邏贊喬齒念貨囑糾烹塢掖噬限詳玫遭揣抒鈞反星槐蛻驕犢霜尹掣姿銀冉都高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能二、靜電的危害 靜電妨礙正常的加工工藝；靜電作用損壞產(chǎn)品質(zhì)量； 可能危及人身及設備安全聘浩勘逛夠整慮秩袖薯相涉劉執(zhí)塞扭蓑疇租羹圖盜坦悟截癥徘審怯治福椿高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能絕緣體表面的靜電可以通過三條

38、途徑消失： （1）通過空氣（霧氣）消失 （2）沿著表面消失 （3）通過絕緣體體內(nèi)消失 因此可在三方面采取適當?shù)拇胧?，消除已?jīng)產(chǎn)生的靜電。 三、消除靜電的措施放莆烽創(chuàng)蔭擅冤氓親素黨北鎢容百莊穴秀埔嘛痛傍潞糟亭徹樂謾灸套短負高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 1.將抗靜電劑加到高分子材料中或涂布在表面?？轨o電劑是一些表面活化劑，如陰離子型（烷基磺酸鈉、芳基磺酸酯等）、陽離子型（季胺鹽、胺鹽等）以及非離子型（聚乙二醇等）。纖維紡絲工序中采取“上油”的辦法，給纖維表面涂上一層吸濕性的油劑，增加導電性。 王嘿蔣哩霓澄漚輩氮櫻耙幕勾肥襄香否褥莊虐刁尿蔣炯拈姜撣懷傀粳幀婚高分子物理

39、第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能2.提高高聚物的體積電導率 最方便的方法是添加炭黑、金屬細粉或?qū)щ娎w維，制成防靜電橡皮或防靜電塑料。 再象罐自竊咨障寺紀券澎旬著腆垂切過涵商慚將木棕夾閑僧刷維憲語摘每高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能 靜電現(xiàn)象有時也能加以利用。如靜電復印、靜電記錄、靜電印刷、靜電涂敷、靜電分離與混合、靜電醫(yī)療等，都成功地利用了高分子材料的靜電作用。 四、應用喧湘絳垢收韻綏踏局粳潔嘴頹勸署乘落苔辰崔偵疙印已眉昨漓迎著準纓窮高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能聚合物的其他電學性質(zhì) 一、力電性在機械力的作用下，高聚物

40、的電學性質(zhì)反映主要是壓電效應。將高聚物的試樣置于兩電極之間，在機械力的作用下，因發(fā)生形變（伸長線縮短）而發(fā)生極化，同時產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱正壓電效應。反之，在高聚物試樣上加上電場，試樣發(fā)生相應的形變，同時產(chǎn)生應力，這個現(xiàn)象稱為逆壓電效應。產(chǎn)生壓電效應的高聚物主要結晶高聚物（單軸取向）和高分子駐極體。如PVC、PC、PTFE和HDPE等。利用高聚物的壓電效應，可做成話筒、傳感器等轉(zhuǎn)換元件。盟秉邊炸齡吩鹵宙篇嗣爺邊兇朝柬誤鈣絞罪廟僅免攘歲止碗糠擲纜短齊污高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能二、熱電性 在熱的作用下，高聚物材料具有熱釋電性，這是非常重要的電學性質(zhì)。駐極體：將電

41、介質(zhì)置于高壓電場中極化，隨即凍結極化電荷，可獲得靜電持久極化，這種長壽命的非平衡電矩的電介質(zhì)稱駐極體。高聚物駐極體研究從上世紀四十年代開始，現(xiàn)已投入使用優(yōu)點：聚偏氟乙烯、PET、PP、PC等高聚物超薄薄膜駐極體，廣泛用作電容器傳聲隔膜，計算機儲存器、爆炸起爆器、血液凝固加速作用等方面。戰(zhàn)濺巖梧潤苞肆蓖泳伐顫名痢臂廷乖雕途佰帳貓緞浮失監(jiān)乒儒泣心瑞卯召高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能高聚物駐極體的制備方法是：將高聚物薄膜夾在兩個電極中，加熱到聚合物的主轉(zhuǎn)變溫度以上，然后施加電場，使薄膜極化一段時間。在電場作用下以一定速度緩慢冷卻至室溫（或低溫），最后撤去外電場。滯根拐甜

42、擴腥謊睹炒簇傷卸弓盡品欠剎狙爛旱詳唾咐壓靡灣棒誦數(shù)酞鎬槐高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能熱釋電流：將上述高聚物駐極體夾在兩電極之間，接上微電流計再程序升溫，在熱的作用下，激發(fā)了分子鏈偶極的運動而發(fā)生解取向極化，釋放出退極化電荷，在電流計上記錄到退極化電流，測得的放電電流隨溫度的變化稱為熱釋電流譜（TSC），又稱為去極化介電譜或熱刺激電流譜。 益警的居總攣鉑樞橙嘛僅雍由嘉額波鍘沽論鉀祿狄喜譴況噶狽聾藥恒豺刊高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能三、光電性光電導性：光照射下高聚物的導電性能發(fā)生變化的現(xiàn)象。如聚乙烯基咔唑、聚萘酯等吸收光能而放出光電子

43、，使電導率增大。在信息傳遞方面得到了一些應用。商蓄擎潞挎掐玄腿禁譏嚨漲奸密專至抵溢鳳輪訃玉墩額沙囊陽哆鈉念癸喚高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能Chapter9 聚合物的其它性能-光學性能1) 均相物質(zhì)的光吸收多數(shù)聚合物的化學鍵和基團的光吸收波長不在可見光譜內(nèi)，因此均質(zhì)聚合物，如非晶聚合物PMMA、PS、PC等及結晶度很低的PVC、PVA等是透明的。如聚合物分子中含有較多的容易極化的基團，如芳環(huán)、共軛雙鍵和羰基等，吸收區(qū)可擴大到可見光譜內(nèi)，從而顯示顏色。肋扒鴉了稼鏟逼蛙船膏乒檔塊逮蚌渡鹽磁臆夠咐嶼玻箱子夏盟犬烹皚端燎高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物

44、其它性能2) 非均相物質(zhì)的光吸收結晶聚合物的分散相晶體粒子是透明的，當其尺寸大于可見光的波長，同時其折光指數(shù)與聚合物非晶區(qū)連續(xù)相相差較大時，照射的光現(xiàn)在晶體粒子界面上發(fā)生散射形成光霧成乳濁狀，而不完全透明。填充聚合物的分散相填充粒子本身不透明，粒子尺寸大于可見光的波長時，填充粒子達到一定填充量后，既不透光又不發(fā)生衍射，所以不透明。Chapter9 聚合物的其它性能-光學性能淋持渙蝸峪碌究睹制八惦張飲舀券磋暈舊斬賃謝謎酌銑奢寸籠晦雖絲冕憶高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能3) 提高聚合物制品透明性的方法采用不結晶或很難結晶而且性能較優(yōu)良的均聚合物，例如PC、PMMA、P

45、S、PVC等樹脂制造透明塑料制件。采用難結晶的共聚物代替均聚物，例如加入少量環(huán)己撐二甲醇的共聚PET樹脂不結晶，制造透明的飲料瓶。對PP等結晶性塑料采用快冷卻或加入成核劑的方法來降低其結晶度和減小晶粒尺寸，可以減小霧度和大大提高制品透明性。Chapter9 聚合物的其它性能-光學性能銹儉皺伶致紳荒課忿嚨裁檻鎬偷奴東籬渭饞棍嘎烯絞揪即碉乎適科爍壯蛤高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能第九章 高聚物的電、光、透氣性能第二節(jié) 光學性能使聚合物中不含或盡量少含F(xiàn)e、Mn、Cu等重金屬離子，避免使用不溶性的固體填料，穩(wěn)定劑和顏料等。部分混溶的高分子兩相體系當分散相發(fā)生明顯相分離時

46、透明度明顯下降，提高其透明性的方法有：使兩相的折光系數(shù)相近；減小分散相粒子尺寸，使光線發(fā)生衍射透過。拉伸取向（特別是雙軸取向）可以提高PP、PET等聚合物的透明性。使樹脂充分干燥，徹底去除其中的灰塵雜質(zhì)。模具表面高度拋光。采用適宜的模具結構和加工工藝。3) 提高聚合物制品透明性的方法芬烈瑟籃姥吳嵌氰救涌摯已淳臟哈浴餓禹邦碩象梨迭爺婿又儉則述讕峰鄙高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能聚合物對光的反射聚合物表面反射（光澤性）的控制和應用1）聚合物在進行擠出或注射加工時，熔體流速過高或料溫過低會導致熔體破裂現(xiàn)象，使制品表面粗糙無光，光澤性變差。2）結晶聚合物如PE、PP、PA

47、、PTFE等制品由于球晶粒子產(chǎn)生漫反射以及制品內(nèi)反射消失，光澤性較差。采取加入成核劑及快速冷卻等方法可以提高光澤性。3）拉伸有利于減少材料的表面裂縫及材料中的空穴和大球晶，因而取向(特別是雙軸取向）后的薄膜和片材的表面光澤性較好。晴胚借臥瓦農(nóng)原凱絡銥綽嘶埃訂磕抱妖蹬斂薛獨艷巾鐘偶疑毅擠補式冗德高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9章聚合物其它性能4）聚合物中加入粉狀填料可以形成凹凸不平的表面和消除內(nèi)表面的反射，形成無光（消光）制品。5）橡膠增韌的塑料表面光澤性較差。6）珠光塑料制品。將兩種不相容的折光指數(shù)不同的透明塑料進行共混可以制成具有美麗的珍珠光澤或金屬光澤的制品。7）塑料光纖。聚合物對光的反射聚合物表面反射（光澤性）的控制和應用商壺座坦偵墮膜粘槽偏內(nèi)番術急乓攣肺斌疲龐琴魔旁停繼裹長癬含憨室推高分子物理第9章聚合物其它性能高分子物理第9