2018-12-聚合物介電松弛譜

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《高分子物理》課程團隊：李彩虹余旺旺栗娟蘇珺4、聚合物介電松弛譜

如果在寬闊的頻率或溫度范圍內(nèi)測量高分子材料的介電損耗，可以在不同的頻率或溫度區(qū)間觀察到多個損耗峰，構(gòu)成介電松弛譜圖。

這種譜圖反映了大分子多重運動單元在交變電場中的取向極化及松弛情形，如同力學(xué)損耗松弛譜圖一樣，利用介電松弛譜也可以研究分子鏈多重結(jié)構(gòu)及其運動，甚至比力學(xué)松弛譜更靈敏。

根據(jù)時-溫等效原理，介電松弛譜通常是固定頻率下，通過改變溫度測得的。對于結(jié)晶和非晶聚合物，其介電松弛譜圖形不同。

對于極性玻璃態(tài)聚合物，介電松弛譜一般有兩個損耗峰，一是高溫區(qū)的α峰，一是低溫區(qū)的β峰（圖9-7）。

圖9-7聚氯乙烯和聚丙烯酸甲酯的介電松弛譜圖（a）聚丙烯酸甲酯；（b）聚氯乙烯

研究表明，α峰與大分子主鏈鏈段運動有關(guān)，而β峰反映了極性側(cè)基的取向運動。

假如極性偶極子本身就在主鏈上，如聚氯乙烯的C-Cl，則偶極子取向狀態(tài)與主鏈構(gòu)象改變有關(guān)，α峰正是反映了主鏈鏈段運動對偶極子取向狀態(tài)的影響。

另一方面，若極性偶極子在側(cè)基上，如聚丙烯酸甲酯的酯基，則極性側(cè)基繞主鏈的轉(zhuǎn)動將影響偶極子取向，β峰正是反映了這種運動。

對于結(jié)晶態(tài)聚合物，介電松弛譜一般有α、β、γ三個損耗峰，α峰反映了晶區(qū)的分子運動，β峰與非晶區(qū)的鏈段運動有關(guān)，γ峰可能與側(cè)基旋轉(zhuǎn)或主鏈的曲軸運動相關(guān)。

圖9-8給出聚偏氟乙烯的介電松弛譜圖，圖中三個損耗峰分別反映了這三種運動。圖9-8聚偏氟乙烯的介電松弛譜圖

聚合物的介電松弛譜廣泛地應(yīng)用于高分子材料結(jié)構(gòu)研究。

即使對非極性聚合物，如聚乙烯、聚四氟乙烯，測量介電損耗譜仍發(fā)現(xiàn)有偶極松弛。

研究表明，這是由于材料中含有雜質(zhì)（如催化劑、抗氧劑等）和氧

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