聚合物电学性能讲解
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第十章 聚合物的电性能、光学性能热性能
• 在高压下，大量的电能迅速地释放，使电极 之间的材料局部地被烧毁，这种现象就称为 介电击穿。
• dU／dI ＝0处的电压Ub称为击穿电压。 • 击穿电压是介质可承受电压的极限。
介电强度
介电强度的定义是击穿电压 Ub 与绝缘 体厚度 h 的比值，即材料能长期承受 的最大场强：
Eb = U b ／ h Eb就是介电强度，或称击穿场强
绝缘料的热稳定性能
(a)基础树脂
(b)接枝料
(c)交联料
（3）导热性
热量从物体的一个部分传到另一个部分或者从一个 物体传到另一个相接触的物体，从而使系统内各处 的温度相等，叫作热传导。 热导率λ是表征材料热传导能力大小的参数。 常用差示扫描量热仪（DSC）测聚合物的热导率。
介电损耗温度谱示意图
在这些图谱上，高聚物的介电损耗一般都出现 一个以上的极大值，分别对应于不同尺寸运动 单元的偶极子在电场中的松弛损耗。按照这些 损耗峰在图谱上出现的先后，在温度谱上从高 温到低温，在频率谱上从低频到高频，依次用 、、命名 。
三种聚乙烯的介电谱（100KHz）
两种聚四氟乙烯的介电谱（1KHz）
介电强度仪，意大利CEAST公司制造，用于测定在 工频下电绝缘材料的介电强度和击穿电压。
10.1.4
高聚物的导电性
材料的导电性是用电阻率 或电导率
来表示的。当试样加上直流电压U时，
如果流过试样的电流为 I，则按照欧姆
定律，试样的电阻R = U / I
试样的电阻与试样的厚度h成正比，与试样的 面积 S成反比 R = · h / S 比例常数 称为电阻率 对试样的电导有G = · S / h 比例常数 称为电导率 电阻率与电导率都不再与试样的尺寸有关，而 只决定于材料的性质，它们互为倒数，都可用 来表征材料的导电性。
第7章__聚合物的电讲解
3 高聚物的介电损耗 3 .1 交变电场与介电损耗 在交变电场中电介质消耗一部分电能而发热的 现象称为介电损耗。 非极性聚合物以电导损耗为主， 极性聚合物以偶极损耗为主.
在交流电场下的介电常数：
实数部分ε’表示与电场同相位的极化，反映电 能的储存，为实验测得的介电常数。虚数部 分ε’’是与电场相差900的极化，反映损耗的能 量，称为损耗因子
第7章 聚合物的电学性能
绝大多数高分子材料具有优良的电绝缘性能。 从日常的电线、电缆绝缘材料到电子附件的 绝缘包封材料均得到广泛的应用，其体积电 阻率范围宽达26个数量级。
高分子半导体、导体、超导体、光导体和 驻极体
聚合物的电学性能是指聚合物在外 加电场作用下的行为，包括在交变电 场中的介电性能，在弱电场中的导电 性能，在强电场中的电击穿及聚合物 表面的静电现象。
7.1 聚合物的介电性能 1 高分子的极化
在外加电场作用下聚合物分子中的电荷分 布发生变化，表现出使分子的偶极矩增大 的现象，称为极化。
极化方式： 电子极化：价电子发生位移 原子极化：原子核发生位移 偶极极化：产生分子取向 界面极化：电子或离子在两相界面上聚集
取向极化 被”冻结”,就 得到驻极体
非极性分子仅产生电子极化和原子极化，称为 变形极化或诱导极化
e电子极化率， a原子极化率
极性分子在电场中取向而产生取向偶极矩
极性分子除在外电场中产生的总偶极矩：
2 聚合物介电常数ε 介电常数ε衡量极化的程度。 介电常数是指电介质在电极极板间的电容c 与在真空中的电容co的比值，是一个无因 次量：
极化程度越大． 介电常数越大， 绝缘性能越差
2.1 高分子结构与 介电常数
2.1.1 高分子极性越大, 介电常数越大
聚合物电学性能
影响聚合物介电性能的因素
高聚物的分子结构
交变电场的频率
影响高聚物介电性的因素 温度 湿度 增塑剂
• 1. 结构因素是决定高聚物介电性的内在原因，包括是高聚物 分子极性大小和极性基团的密度，以及极性基团的可动性。 a. 分子极性 • 根据单体单元偶极矩的大小，可将高聚物大致归为四类
• 单体单元偶极矩增加，高分子极性增加，介电系数和介电损 耗增加。
• 高聚物的压电极化与热电极化力场可以是应变恒定或应力 恒定的，由此导致的电极化（P）改变可分别用压电系数 d和e表示
• 式中，d是压电应变系数，e是压电应力系数，A是电极面 积，P为电极化强度，X代表外应力，S代表应变，E是电 场强度，T是温度 • 由温度改变导致的焦电性可由焦电系数p表示
• 高聚物的压电极化与热电极化
位置发生了变化。极化所需时间约为10-13s，并伴有微量能量损耗；适用
对象：所有高聚物
电子极化和原子极化是由于分子中正负电荷中心发生位移或分子变形引起
的，所以统称为变形极化或诱导极化，其极化率不随温度变化而变化。
iii. 取向极化（又称偶极极化）: 是指在外电场的作用下，极性分子沿电 场方向排列而发生取向。 由于极性分子沿外电场方向的转动需要克服本身的惯性和旋转阻力， 所以极化所需时间长，而且由于高分子运动单元可从小的侧基到整个大分 子链，所以完成取向极化所需的时间范围很宽，一般为10-9s，发生在低频 区域，适用对象：极性高聚物
第 7 章
聚合物的电学性能
第一节：聚合物的介电极化和介电松弛行为
第二节：聚合物的压电极化与焦电极化
莫芳
电学性质： 在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的
各种物理现象，包括在交变电场中的介电性质、在
聚合物的电学、热学和光学性能—聚合物的电学性能(高分子物理课件)
导电高分子
表征材料电性能的另一个重主要参量是电导率。电导率的定义可以由欧姆定律给出：当施加的电场产生电流时，电流密度J正比于电场强度E，其比例常数，即为电导率σ，即：电导率σ= J(电流密度) /E(电场强度) 电导率与电阻率关系为σ=1/ρ，单位为西门子每米，即S/m。 电导率的大小反映了物质输送电流的能力。ρ愈小,σ愈大，材料导电性能就越好。
界面极化
PE能否发生取向极化？纯PE，界面极化能否发生？
思考题
介电性指在电场作用下,构成物质的带电粒子只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质，宏观表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，这是由于聚合物分子在电场作用下发生极化引起的，通常用介电系数ε和介电损耗表示。
二、聚合物的介电性能
例如喷涂在聚合物表面的抗静电剂，通过其亲水基团吸附空气中的水分子，会形成一层导电的水膜，使静电从水膜中跑掉。
在涤纶电影片基上涂敷抗静电剂烷基二苯醚磺酸钾，结果片基表面电阻率降低7~8个数量级。
另外，根据制造复合型导电高分子材料的原理，在聚合物基体中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样能起到抗静电作用。
相对于本征型导电高分子而言，这种复合材料的制备无论在理论上还是应用上都比较成熟，具有成型简便、重量轻、可在大范围内根据需要调节材料的电学和力学性能、成本低廉等优点，因而得以广泛开发应用。
复合型导电高分子的基体有：
常用的导电填料有：
碳类（石墨、炭黑、碳纤维ห้องสมุดไป่ตู้石墨纤维等）
金属类（金属粉末、箔片、丝、条或金属镀层的玻璃纤 维、玻璃珠等）
聚合物与聚合物摩擦时，介电系数大的聚合物带正电，介电系数小的带负电。另外聚合物的摩擦起电顺序与其逸出功顺序也基本一致，逸出功高者一般带负电。
表征材料电性能的另一个重主要参量是电导率。电导率的定义可以由欧姆定律给出：当施加的电场产生电流时，电流密度J正比于电场强度E，其比例常数，即为电导率σ，即：电导率σ= J(电流密度) /E(电场强度) 电导率与电阻率关系为σ=1/ρ，单位为西门子每米，即S/m。 电导率的大小反映了物质输送电流的能力。ρ愈小,σ愈大，材料导电性能就越好。
界面极化
PE能否发生取向极化？纯PE，界面极化能否发生？
思考题
介电性指在电场作用下,构成物质的带电粒子只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质，宏观表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，这是由于聚合物分子在电场作用下发生极化引起的，通常用介电系数ε和介电损耗表示。
二、聚合物的介电性能
例如喷涂在聚合物表面的抗静电剂，通过其亲水基团吸附空气中的水分子，会形成一层导电的水膜，使静电从水膜中跑掉。
在涤纶电影片基上涂敷抗静电剂烷基二苯醚磺酸钾，结果片基表面电阻率降低7~8个数量级。
另外，根据制造复合型导电高分子材料的原理，在聚合物基体中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样能起到抗静电作用。
相对于本征型导电高分子而言，这种复合材料的制备无论在理论上还是应用上都比较成熟，具有成型简便、重量轻、可在大范围内根据需要调节材料的电学和力学性能、成本低廉等优点，因而得以广泛开发应用。
复合型导电高分子的基体有：
常用的导电填料有：
碳类（石墨、炭黑、碳纤维ห้องสมุดไป่ตู้石墨纤维等）
金属类（金属粉末、箔片、丝、条或金属镀层的玻璃纤 维、玻璃珠等）
聚合物与聚合物摩擦时，介电系数大的聚合物带正电，介电系数小的带负电。另外聚合物的摩擦起电顺序与其逸出功顺序也基本一致，逸出功高者一般带负电。
聚合物电学性能
Chapter10 聚合物的电性能
• 热合PVC等极性材料是适宜的。而PE薄膜等非极 性材料就很难用高频热合。
• 轮胎经高频热处理消除内应力，可大幅度延长使 用寿命。
• 塑料注射成型时常因含水而产生气泡，经高频干 燥能很好解决这个问题。
Chapter10 聚合物的电性能
(3)高聚物的介电松弛谱
□ 高分子分子运动的时间与温度依赖性可在其介电性质上得 到反映。借助于介电参数的变化可研究聚合物的松弛行为。
以上两种极化统称为变形极化或诱导极化 其极化率不随温度变化而变化，聚合物在高频区均能发生变 形极化或诱导极化
Chapter10 聚合物的电性能
• 偶极极化（取向极化）：
是具有永久偶极矩的极性分子沿外场方向排列的现象。极 化所需要的时间长，一般为10-9s，发生于低频区域。
(a)无电场
（b）有电场
图1 偶极子在电场中取向
Chapter10 聚合物的电性能
三、影响聚合物介电性能的因素
• 高分子材料的介电性能首先与材料的极性有关。 这是因为在几种介质极化形式中，偶极子的取向 极化偶极矩最大，影响最显著。
• 决定聚合物介电损耗大小的内在因素： ①分子极性大小和极性基团的密度 ② 极性基团的可动性
Chapter10 聚合物的电性能
Chapter10 聚合物的电性能
• 介电损耗温度谱示意图
在这些图谱上，高聚物的介电损耗一 般都出现一个以上的极大值，分别对 应于不同尺寸运动单元的偶极子在电 场中的介电损耗(因偶极子的取向极化 过程伴随着分子运动过程，运动模式 各异，其松弛时间也不一致,其受阻程 度不同)按照这些损耗峰在图谱上出现 的先后，在温度谱上从高温到低温， 在频率谱上从低频到高频，依次用、 、命名。
聚合物的电学性质
聚合物的静电现象任何两个固体，不论其化学组成是否相同，只要它们的物理状态不同，其内部结构中电荷载体能量的分布也就不同。
这样两个固体接触时，在固-固表面就会发生电荷的再分配。
在它们重新分离之后，每一固体将带有比接触或摩擦前更多的正（或负）电荷。
这种现象称为静电现象。
高聚物在生产、加工和使用过程中会与其他材料、器件发生接触或摩擦，会有静电发生。
由于高聚物的高绝缘性而使静电难以漏导，吸水性低的聚丙烯腈纤维加工时的静电可达15千伏以上。
电子从材料的表面逸出，需要克服原子核的吸引作用，它所需的最小能量可用功函数（即逸出功）来表征。
摩擦时电子从功函数小的一方转移到功函数大的一方，使两种材料分别带上不同的静电荷。
一些主要高分子的功函数及起电次序（tribo-electric series）见表10-1。
表10-1高聚物的摩擦起电序物质在上述序列中的差距越大，摩擦产生的电量也越多。
一般认为摩擦起电序与有一定关系，大的带正电，小的带负电。
静电一般有害，主要是：（1）静电妨碍正常的加工工艺；（2）静电作用损坏产品质量；（3）可能危及人身及设备安全。
因而需要消除静电。
目前较广泛采取的措施是将抗静电剂加到高分子材料中或涂布在表面。
抗静电剂是一些表面活化剂，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）。
纤维纺丝工序中采取“上油”的办法，给纤维表面涂上一层吸湿性的油剂，增加导电性。
静电现象有时也能加以利用。
如静电复印、静电记录、静电印刷、静电涂敷、静电分离与混合、静电医疗等，都成功地利用了高分子材料的静电作用。
聚合物的其他电学性质（1）力－电性在机械力的作用下，高聚物的电学性质反映主要是压电效应。
将高聚物的试样置于两电极之间，在机械力的作用下，因发生形变（伸长线缩短）而发生极化，同时产生电场，这种现象称正压电效应。
反之，在高聚物试样上加上电场，试样发生相应的形变，同时产生应力，这个现象称为逆压电效应。
高分子物理课件10聚合物的电学性能、热性能和光学性能
2.原子极化
➢ 分子骨架在外电场作用下发生变形造成的。
➢ 如CO2分子是直线形结构O=C=O，极化后变成
个
，分子中正负电荷中心发生了相对位移。
➢ 极化所需要的时间约为10-13s并伴有微量能量损耗。
10 聚合物的电学性能、热性能和光学性能
➢以上两种极化统称为变形极化或诱导极化。 其极化率不随温度变化而变化，聚合物在高频区 均能发生变形极化或诱导极化
➢ 对聚合物而言，取向极化的本质与小分子相同， 但具有不同运动单元的取向，从小的侧基到整个 分子链。
➢ 完成取向极化所需的时间范围很宽，与力学松弛 时间谱类似，也具有一个时间谱，称作介电松弛 谱。
10 聚合物的电学性能、热性能和光学性能
5.介电常数
10 聚合物的电学性能、热性能和光学性能
➢ 真空电容器的电容为
➢ 因此可在三方面采取适当的措施，消除已经产 生的静电。
10 聚合物的电学性能、热性能和光学性能
➢ 静电沿绝缘体表面消失的速度取决于绝缘体表面 电阻率的大小。
（1）提高空气的湿度 可以在亲水性绝缘体表面形成连续的水膜，加上 空气中的CO2和其他电离杂质的溶解，而大大提 高表面导电性。
（2）使用抗静电剂 它是一些阳离子或非离子型活性剂。通常用喷雾 或浸涂的办法涂布在高聚物表面，形成连续相， 以提高表面的导电性。有时为了延长作用的时间， 可将其加入塑料中，让它慢慢扩散到塑料表面而 起作用。
10 聚合物的电学性能、热性能和光学性能
（3）纤维纺丝工序上油的措施 给纤维表面涂上一层具有吸湿性的油剂，它吸收 空气中的水分而增加纤维的导电性，达到去静电 的效果。
（4）提高高聚物的体积电导率 最方便的方法是添加炭黑、金属细粉或导电纤维， 制成防静电橡皮或防静电塑料。
聚合物材料的电学性能研究及其应用
聚合物材料的电学性能研究及其应用聚合物材料在电子技术领域已经占据了重要的位置，其电学性能的研究成为了一个热门的话题。
本文将从聚合物材料的电学性能、研究方法、应用等几个方面进行探讨。
一、聚合物材料的电学性能聚合物材料的电学性能是指它在电场作用下的响应能力，主要包括电导率、介电常数、介质损耗、热释电效应等。
电导率是聚合物材料传导电子的能力。
通常情况下，聚合物材料的电导率很低，但通过掺杂、复合等方式可以提高其电导率，使其成为电器材料的一种良好选择。
介电常数是聚合物材料对电场的响应能力，其值越大代表其对电场的响应能力越强。
一般来说，聚合物材料的介电常数大，介质相对稳定，抗电击穿性能强。
介质损耗是指在电场作用下，介质材料的能量耗散程度。
聚合物材料的介质损耗小，因此在高频电路、电磁辐射屏蔽等方面具有优良的性能表现。
热释电效应是指在聚合物材料受到光、热、电等刺激后，可以释放出电荷。
这一特性使得聚合物材料在太阳能电池、传感器等方面有着广泛的应用。
二、聚合物材料电学性能研究方法要研究聚合物材料的电学性能，需要一个完整的实验方法来评估其性能。
在实验中，需要测量聚合物材料的电导率、介电常数、介质损耗等参数，同时还需要探究其热释电效应等特性。
电导率的测量可以通过传统的四接法测量或者交流阻抗谱测量来实现。
介电常数的测量可以使用介电谱或者扫描电子显微镜等技术来实现。
介质损耗的测量可以采用共振技术和非共振技术等方法。
热释电效应的研究则需要使用一些特殊的仪器和设备，如卢米谱仪、光电导测量系统、飞秒光谱仪等。
总体来说，聚合物材料的电学性能研究需要全面考虑其物理和化学特性，采用多种测量和分析方法的综合运用。
三、聚合物材料电学性能在实际应用中的表现聚合物材料由于其良好的电学性能，广泛地应用于电子、信息技术、光学和力学市场。
在信息技术领域，聚合物材料被用于制造电子元器件、光电开关等；在激光波导器和光纤通信市场，聚合物可以承受高温，高速操作上也很好。
聚合物电性能
7.4 聚合物的电学性质一提起高聚物的电学性质，人们马上会想起高聚物是一种优良的电绝缘体，广泛用作电线包皮。
这的确是高聚物优良的电学性质的一个重要方面，即高的电阻率、很高的耐高频性、高的击穿强度，所以是一种理想的电绝缘材料。
其实有的高聚物还具有大的介电常数和很小的介电损耗，从而可以用作薄膜电容器的电介质。
还有其他具有特殊电功能的高聚物相继出现，比如高聚物驻极体、压电体、热电体、光导体、半导体、导体、超导体等。
研究高聚物的电学性质，除了生产上的实用价值外，它还有重要的物理意义，因为高聚物的电学性质往往最灵敏地反映高分子内部结构和分子运动之间的关系。
电学性质能在比力学性质更宽的频率范围内测定，测定精确性和灵敏性都高，因而成为研究高分子结构和分子运动的有力手段。
7.4.1 聚合物的介电性介电性是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质。
通常用介电常数和介电损耗来表示。
根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ，可以把高聚物按极性的大小分成四类：非极性（μ＝0）：聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等弱极性（μ≤0.5）：聚苯乙烯、天然橡胶等极性（μ＞0.5）：聚氯乙烯、尼龙、有机玻璃等强极性（μ＞0.7）：聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈、酚醛树脂、氨基塑料等聚合物在电场下会发生以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。
聚合物的极化程度用介电常数ε表示。
它定义为介质电容器的电容比真空电容器增加的倍数式中：V为直流电压；Q0、Q分别为真空电容器和介质电容器的两极板上产生的电荷；Q’为由于介质极化而在极板上感应的电荷。
介电常数的大小决定于感应电荷Q’的大小，所以它反映介质贮存电能的能力。
非极性分子只有电子和原子极化，ε较小；极性分子除有上述两种极化外，还有偶极极化，ε较大。
此外还有以下因素影响ε：（1）极性基团在分子链上的位置。
在主链上的极性基团活动性小，影响小；在柔性侧基上的极性基团活动性大，影响大。
第十章 聚合物的电性能
Rs = V / I s
表面电阻率与聚合物材料 表面电阻率与聚合物材料 抗静电性能有关。 抗静电性能有关。
第九章 聚合物的流变性
聚合物的导电性能
70年代，发现了聚乙炔的制备方法，多加了1000倍的催化 年代，发现了聚乙炔的制备方法，多加了 年代 倍的催化 剂，合成得到了漂亮的银色薄膜（反式聚乙炔）。 合成得到了漂亮的银色薄膜（反式聚乙炔）。
第九章 聚合物的流变性
聚合物的导电性能
复合型导电高分子 复合型导电高分子材料是指以绝缘的有机高分子材料为基体， 复合型导电高分子材料是指以绝缘的有机高分子材料为基体， 与其它导电性物质以均匀分散复合、 与其它导电性物质以均匀分散复合、层叠复合或形成表面导 电膜等方式制得的一种有一定导电性能的复合材料。 电膜等方式制得的一种有一定导电性能的复合材料。
高分子的极化包括各种运动单元的极化
第九章 聚合物的流变性
聚合物的介电性能 介电常数
C0 = Q0 / V
C = Q /V
ε = C / C0 = 1 + Q′ / Q0
介电常数： 介电常数：含有电介质的电容器的 电容与相应真空电容器的电容之比。
第九章 聚合物的流变性
聚合物的介电性能
介电损耗
电介质在交变电场中极化时，会因极化方向的变化而损耗部 电介质在交变电场中极化时，会因极化方向的变化而损耗部 分能量和发热，称介电损耗。 分能量和发热，称介电损耗。 产生的原因 （1）电导损耗：是指电介质所含的微量导电载流子在电场 ）电导损耗： 作用下流动时， 克服电阻所消耗的电能。 作用下流动时，因克服电阻所消耗的电能。 这部分损耗在交变电场和恒定电场中都会发生。 这部分损耗在交变电场和恒定电场中都会发生。 由于通常聚合物导电性很差， 电导损耗一般很小。 由于通常聚合物导电性很差，故电导损耗一般很小。 第九章 聚合物的流变性
第七章聚合物的电性能
极性分子在电场中的转动
（一）聚合物分子的极 化 极化：在外电场作用下，分子中电荷分布所
发生的变化，这种现象称为极化。
真空平行板 电容器
板间有电介 质
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。
介电常数越大，说明电容器的电容越大。
为电介质的电容率，表示单位面积、单位厚 度电介质的电容质。单位为F/m。
一、高分子的介电性
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。
在直流电场（静电场）储蓄电能，在交变电场中 损耗电能。介电性用ε（介电常数）和tgδ（介电损 耗）来表示，ε和tgδ愈小，介电性愈好。
材料的介电性来源于其中成分的极化。ε和tgδ本 质上是个极化问题，讨论聚合物的ε和tgδ时，我 们首先讨论聚合物的极化。
绝缘体 半导体 导体 超导体
电阻率(Ω .m) 1018 ～107 107 ～10-5 10-5 ～10-8 <10-8
电导率(Ω-1 .m-1 ) 10-18 ～10-7 10-7 ～105 105 ～108 >108
高分子一般是分子晶体和玻璃体，分子间堆砌由范德华
力控制，电子云交叠较差，分子内即使存在可自由移动的载 流子，也很难进行分子间的迁移，况且许多聚合物分子内电 荷移动区域也是十分有限的。因此大部分聚合物是电的绝缘 体。理论计算表明，聚合物绝缘体电导率为10-23 Ω-1 .m-1 ， 而实测得的数据往往要比它大几个数量级，因此认为聚合物 的微弱导电性往往是由于杂质引起的。具有特殊结构的聚合 物有可能成为半导体和导体，甚至具有超导性。
分
第10章聚合物的电性能讲解
为了表征介电损耗，研究在交变电场中介质电容器的能 量损耗情况。
首先考虑真空电容器，电容量为 C0 ，若在其极板上加一 个频率为ω、幅值为 V0 的交变电压，则通过真空电容器 的电流为：
dV I i t C 0 iC 0V * C 0V0 dt
* *
i t 2 e
一般认为偶极矩在0～0.5D（德拜）范围内属非极性的， 偶极矩在0.5D以上属极性的。 聚乙烯分子中C－H键的偶极矩为0.4D，但由于分子对 称，键矩矢量和为零，故聚乙烯为非极性的。 聚四氟乙烯中虽然C－F键偶极矩较大（1.83D），但C－ F对称分布，键矩矢量和也为零，整个分子也是非极性的。 聚氯乙烯中C－Cl（2.05D）和C－H键矩不同，不能相 互抵消，故分子是极性的。 非极性聚合物具有低介电系数（ε约为2）和低介电损 耗（小于 104 ）； 极性聚合物具有较高的介电常数和介电损耗。
15 13
极性电介质在交变电场中极化时，如果电场的交变频率 很低，偶极子转向能跟得上电场的变化，如图9-3（a）， 介电损耗就很小。 当交变电场频率提高，偶极子转向与电场的变化有时间 差（图9-3（b）），落后于电场的变化。
图9-3 偶极子取向随电场变化图 （a）电场交变频率低，偶极子转向与电场同步变化 （b）电场交变频率提高，偶极子转向滞后于电场变化
数的虚数部分，称为损耗因子。
* dV I * (it ) *C0 ( ' i '' )iC0V * dt
(i 'C0 ''C0 )V * I R iI C
由上式可见，通过介质电容器的电流 I 分为两部分：
* I C V 虚数部分 C 与交变电压的相位差为90°， 0
第十章 聚合物的电学性能
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2.原子极化 是分子骨架在外电场作用下发生变形造成的。
如CO2分子是直线形结构O=C=O，极化后变成 个 ，分子中正负电荷中心发生了相 对位移。
极化所需要的时间约为10-13s，并伴有微量 能量损耗。
由于极性分子沿外电场方向的转动需要克 服本身的惯性和旋转阻力，故极化所需要 的时间长，一般为10-9s，发生于低频区域。
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4.界面极化
产生于非均相介质界面处的极化。 是由于在外电场作用下，电介质中电子或 离子在界面处堆积的结果。极化所需时间 较长，从几分之一秒至几分钟。
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6.介电常数
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真空电容器的电容为 C Q0 0
V
(10 1)
如果在上述电容器的两极板间充满电介质， 电介质分子的极化会产生感应电荷Q′，这 时极板上的电荷将增加到Q，Q= Q0 +Q′，此 时，电容也相应增加为C
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一、介电损耗的意义及其产生原因
1.介电损耗的意义
聚合物在交变电场中取向极化时，一部分 电能用于克服介质的内阻力（即能量损 耗），使介质本身发热，这种现象称为聚 合物的介电损耗。
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二、导电性的表征
对聚合物加一个直流电源时，通过的电流为表面 电流IS和体积电流IV之和： I= IS + IV 相应地电阻也可分为体积电阻RV和表面电阻RS，有 1/R=1/RV +1/RS 为了比较不同材料的导电性，通常用电阻率表示。 即 体积电阻率（比体积电阻）ρV=RV· s/D （Ω.cm） 表面电阻率（比表面电阻）ρS=RS· l/b （Ω） 式中：s，D，l，b分别为试样的面积、厚度、电极 的长度和电极间的距离
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2.原子极化 是分子骨架在外电场作用下发生变形造成的。
如CO2分子是直线形结构O=C=O，极化后变成 个 ，分子中正负电荷中心发生了相 对位移。
极化所需要的时间约为10-13s，并伴有微量 能量损耗。
由于极性分子沿外电场方向的转动需要克 服本身的惯性和旋转阻力，故极化所需要 的时间长，一般为10-9s，发生于低频区域。
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4.界面极化
产生于非均相介质界面处的极化。 是由于在外电场作用下，电介质中电子或 离子在界面处堆积的结果。极化所需时间 较长，从几分之一秒至几分钟。
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6.介电常数
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真空电容器的电容为 C Q0 0
V
(10 1)
如果在上述电容器的两极板间充满电介质， 电介质分子的极化会产生感应电荷Q′，这 时极板上的电荷将增加到Q，Q= Q0 +Q′，此 时，电容也相应增加为C
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一、介电损耗的意义及其产生原因
1.介电损耗的意义
聚合物在交变电场中取向极化时，一部分 电能用于克服介质的内阻力（即能量损 耗），使介质本身发热，这种现象称为聚 合物的介电损耗。
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二、导电性的表征
对聚合物加一个直流电源时，通过的电流为表面 电流IS和体积电流IV之和： I= IS + IV 相应地电阻也可分为体积电阻RV和表面电阻RS，有 1/R=1/RV +1/RS 为了比较不同材料的导电性，通常用电阻率表示。 即 体积电阻率（比体积电阻）ρV=RV· s/D （Ω.cm） 表面电阻率（比表面电阻）ρS=RS· l/b （Ω） 式中：s，D，l，b分别为试样的面积、厚度、电极 的长度和电极间的距离
第九章聚合物的电性能与光性能详解
瞬时电流 Id ——由电子或原子极化引起 10-13 ~10-15 秒
极化电流 Ia ——由极性基团、偶极取向极化 等引起，随时间逐渐减小0。 10 0~4 秒
漏电电流 I ——由可移动的离子、自由电子等 带电粒子沿电场方向运动形成的稳定电流
高聚物的漏电流（体积电阻率）
三.影响高聚物导电性能的因素
高聚物的电导性能 高聚物的电强度(介电强度)
9.1 高聚物的电学性能
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 介电常数ε
高聚物的 介电损耗 tgδ 电学性能 绝缘电阻（系数）ρ
介电强度 E
9.1 高聚物的电学性能
电气工程应用中对高聚物的电学性能有不 同的要求:
杂质——对介电性能影响很大 导电杂质和极性杂质（如水）
9.1.2 高聚物的导电性能 一.导电性的表征——电阻率
v
Rv
S d
cm
s
Rs
l
d
体积电阻系数
表面电阻系数
S：电极面积 d：厚度 l：电极长度
RV：体积电阻 RS：表面电阻
二. 高聚物的漏电流（体积电阻率）
高聚物的体积电阻率：1010~1020 之间 高聚物的漏电流包括三个部分：
四. 影响介电性能的因素
频率
频率很高：tg 较小 作用时间分子运动时间
频率很低：tg 较小 作用时间分子运动时间
适当频率： tg 最大 作用时间~分子运动时间
四. 影响介电性能的因素
电压 外电场电压增大偶极取向、电导损耗 ∴电压增大将导致高聚物介电损耗tg的
增塑剂 增塑剂加入分子间作用减小极化转向容易 相当于温度 加入极性增塑剂增加新的极化作用 使 tg 和ε
极化电流 Ia ——由极性基团、偶极取向极化 等引起，随时间逐渐减小0。 10 0~4 秒
漏电电流 I ——由可移动的离子、自由电子等 带电粒子沿电场方向运动形成的稳定电流
高聚物的漏电流（体积电阻率）
三.影响高聚物导电性能的因素
高聚物的电导性能 高聚物的电强度(介电强度)
9.1 高聚物的电学性能
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 介电常数ε
高聚物的 介电损耗 tgδ 电学性能 绝缘电阻（系数）ρ
介电强度 E
9.1 高聚物的电学性能
电气工程应用中对高聚物的电学性能有不 同的要求:
杂质——对介电性能影响很大 导电杂质和极性杂质（如水）
9.1.2 高聚物的导电性能 一.导电性的表征——电阻率
v
Rv
S d
cm
s
Rs
l
d
体积电阻系数
表面电阻系数
S：电极面积 d：厚度 l：电极长度
RV：体积电阻 RS：表面电阻
二. 高聚物的漏电流（体积电阻率）
高聚物的体积电阻率：1010~1020 之间 高聚物的漏电流包括三个部分：
四. 影响介电性能的因素
频率
频率很高：tg 较小 作用时间分子运动时间
频率很低：tg 较小 作用时间分子运动时间
适当频率： tg 最大 作用时间~分子运动时间
四. 影响介电性能的因素
电压 外电场电压增大偶极取向、电导损耗 ∴电压增大将导致高聚物介电损耗tg的
增塑剂 增塑剂加入分子间作用减小极化转向容易 相当于温度 加入极性增塑剂增加新的极化作用 使 tg 和ε
聚合物材料的电化学性能
聚合物材料的电化学性能聚合物材料的电化学性能是指其在电化学系统中的行为以及与电子和离子的相互作用。
随着聚合物材料在能源存储和转换、传感器、生物医学和电子器件等领域的广泛应用，对其电化学性能的研究变得越来越重要。
首先，聚合物材料的电导性是其电化学性能的关键指标之一。
电导性取决于聚合物分子内的共轭结构以及材料中的离子运动能力。
共轭结构是指芳香性或共轭键的存在，能够形成电子能级的相互重叠，从而实现电子的长距离传导。
因此，多数具有良好电导性的聚合物材料都具有共轭结构，如聚噻吩、聚苯胺和聚咔唑等。
其次，聚合物材料的电化学稳定性也是考察电化学性能的重要因素之一。
在电化学过程中，聚合物材料需要承受电位变化和化学反应的影响，因此其化学结构和物理性质需要具备一定的稳定性。
一些聚合物材料在高电位或低电位下可能会发生氧化或还原反应，导致材料的破坏。
因此，为了提高聚合物材料的电化学稳定性，研究人员通常通过合成控制、材料界面的修饰以及添加稳定剂等方法来实现。
此外，聚合物材料的离子传输性能也是影响其电化学性能的重要因素之一。
在能源领域的应用中，聚合物材料通常被用作电解质或电极材料，因此其内部需要具备良好的离子传输通道，以确保充电和放电反应的顺利进行。
为了提高聚合物材料的离子传输性能，研究人员通常采用导电添加剂、离子液体等方法来提高材料的电导率，以及通过适当控制孔隙结构和表面改性来提高离子扩散速率。
此外，聚合物材料的电化学性能还与其溶液阻抗、表面活性以及电化学反应的动力学等参数密切相关。
溶液阻抗是指在电化学系统中，聚合物材料与电解质溶液之间的阻抗大小，直接影响材料的电荷传递速率。
表面活性是指聚合物材料表面的化学性质，如亲水性、疏水性等，对材料在电化学界面上的行为以及与电解质溶液之间的相互作用有着重要影响。
动力学参数则与电化学反应的速率有关，包括反应的起始电位、电化学反应的速率常数等。
综上所述，聚合物材料的电化学性能涉及多个方面的研究内容，包括电导性、电化学稳定性、离子传输性能、溶液阻抗、表面活性以及电化学反应的动力学等。
聚合物的电学性能和热学性能
21
高分子物理
聚合物的电学性能和热学 性能
3）有机金属化合物 将金属原子引入聚合物主链，使聚合物电子电导增加 4）分子量 对电子电导，分子量增大，电导率提高；对离子电导，分 子量减小，电导率提高 5）杂质 使电导率提高 6）温度 温度升高，使电导率提高
22
高分子物理
聚合物的电学性能和热学 性能
10
高分子物理
聚合物的电学性能和热学 性能
影响介电损耗的因素; 1）高分子结构高分子极性越大，极性基团密度越大，介电 损耗越大 2）频率 对动态介电性能，介电常数可表示为： ε*=ε’-iε” 其中， ε*为复数介电常数； ε ’为复数介电常数的实数部分， 约为实验测得的介电常数； ε ”为复数介电常数的虚数部分； 称为损耗因子
3
高分子物理
聚合物的电学性能和热学 性能
极化：在外电场作用下，电介质分子或某些基团中电荷分 布发生相应变化。 极化分为：电子极化、原子极化、偶极极化（取向极化） 电子极化：在外电场作用下，分子中各原子的价电子云发 生相对分子骨架的移动，分子的正负电荷中心的位置发生 变化 特点：电子云移动很小，极化时间极短 原子极化：在外电场作用下，分子骨架发生变形，使分子 中正负电荷中心发生相对位移
7
高分子物理
聚合物的电学性能和热学 性能
3）玻璃态，链段运动被冻结，极性基团取向运动困难，对 聚合物介电常数贡献小；高弹态，链段运动被解冻，极性 基团取向运动较容易，对聚合物介电常数贡献大； 4）分子对称性越高，介电常数越小 5）交联使极性基团活动困难，介电常数下降 6）拉伸降低极性基团活动性，使介电常数下降 7）支化提高极性基团活动性，使介电常数升高
第八章 聚合物的电学性能
第八章 聚合物电学、热、光学性能
第一节 高聚物极化及介电性质
8.1.1 极化现象
聚合物材料在外电场作用下其内部分子或某些基团电荷分布发生变化， 这种现象称为极化。 ①电子极化是外电场作用下分子中原子或离子的价电子云相对原子核的位移。极 化时间约为10-13～10-15s。除去电场，位移立即恢复，无能量损耗。 ②原子极化是分子骨架在外电场作用下发生变形造成的。极化时间约为10-13s， 并伴随有微量能量损耗。
8.1.2 介电系数
1.介电系数 如果在真空平行板电容器中加上直 流电压V，两极板上将产生电荷 Q0 ，则 电容器电容为 Q0
C0 V
(8-1)
当电容器两极板间充满电介质时，由于电介质分子的极化，两极板上 将产生感应电荷 Q’，这时，电源需给平板上补充和极化电量Q’相等的电量 来抵消极化反电场，以维持原平板电容器的电场强度，从而使电容器的电荷 量从Q0 增加到Q0 +Q’，电容器的电容也相应增加到 Q (8-2) C V 含电介质的电容器的电容与该真空电容器电容之比称该电介质的介电系数，
后两种情况下，由于极性基团 浓度随组成变化而减小，介电损耗 峰的强度将单调地逐渐减小。各种 情况下，介电损耗都随增塑剂含量 增加而移向低温。
(5) 杂质
导电杂质和极性杂质（特别是水）会大大增加高聚物的电导电 流和极化度，因而使介电性能严重恶化。
对于非极性高聚物来说，杂质是引起介电损耗的主要原因。 用金属有机催化剂合成的高聚物，须经过特别的纯化，否则影响 介电损耗。如聚乙烯，当其灰份含量从1.9%降到0.03%时，tanσ 从0.0014降到0.0003 。 极性高聚物由于吸水从而对介电性能产生重大影响。 水在低频下会产生离子电导引起介电损耗；在微波频率范围 内，它发生偶极松弛，出现损耗峰。在水—高聚物界面，还会发 生界面极化，结果在低频下出现损耗峰。
第一节 高聚物极化及介电性质
8.1.1 极化现象
聚合物材料在外电场作用下其内部分子或某些基团电荷分布发生变化， 这种现象称为极化。 ①电子极化是外电场作用下分子中原子或离子的价电子云相对原子核的位移。极 化时间约为10-13～10-15s。除去电场，位移立即恢复，无能量损耗。 ②原子极化是分子骨架在外电场作用下发生变形造成的。极化时间约为10-13s， 并伴随有微量能量损耗。
8.1.2 介电系数
1.介电系数 如果在真空平行板电容器中加上直 流电压V，两极板上将产生电荷 Q0 ，则 电容器电容为 Q0
C0 V
(8-1)
当电容器两极板间充满电介质时，由于电介质分子的极化，两极板上 将产生感应电荷 Q’，这时，电源需给平板上补充和极化电量Q’相等的电量 来抵消极化反电场，以维持原平板电容器的电场强度，从而使电容器的电荷 量从Q0 增加到Q0 +Q’，电容器的电容也相应增加到 Q (8-2) C V 含电介质的电容器的电容与该真空电容器电容之比称该电介质的介电系数，
后两种情况下，由于极性基团 浓度随组成变化而减小，介电损耗 峰的强度将单调地逐渐减小。各种 情况下，介电损耗都随增塑剂含量 增加而移向低温。
(5) 杂质
导电杂质和极性杂质（特别是水）会大大增加高聚物的电导电 流和极化度，因而使介电性能严重恶化。
对于非极性高聚物来说，杂质是引起介电损耗的主要原因。 用金属有机催化剂合成的高聚物，须经过特别的纯化，否则影响 介电损耗。如聚乙烯，当其灰份含量从1.9%降到0.03%时，tanσ 从0.0014降到0.0003 。 极性高聚物由于吸水从而对介电性能产生重大影响。 水在低频下会产生离子电导引起介电损耗；在微波频率范围 内，它发生偶极松弛，出现损耗峰。在水—高聚物界面，还会发 生界面极化，结果在低频下出现损耗峰。
聚合物的电性能分析课件
静电性能实验
总结词
静电性能实验是研究聚合物静电现象的实验，通过测量聚合物的静电电压、电荷量等参数，评估聚合物材料的静 电性能。
详细描述
在静电性能实验中，常用的测量技术包括静电电压表、静电电荷计等。通过测量聚合物材料的静电电压和电荷量 ，可以了解聚合物材料的静电产生机制和消散特性。这些信息对于聚合物材料在电子器件、包装材料等领域的应 用具有指导意义。
聚合物的电性能分析 课件
目录
• 聚合物电学性能概述 • 聚合物的导电性能 • 聚合物的介电性能 • 聚合物的静电性能 • 聚合物电性能分析实验 • 聚合物电性能分析的应用前景
01
聚合物电学性能概述
聚合物电学性能的重要性
在电子、电力和能源等领域的应用
01
聚合物因其独特的电学性能，在电子器件、电力传输、能源存
电容器
利用聚合物薄膜作为电介质材料制造 电容器，具有小型化、轻量化、薄型 化的特点。
绝缘材料
聚合物的高绝缘性能使其成为优良的 绝缘材料，广泛应用于电线电缆、电 器设备等领域。
传感器
利用聚合物的介电性能变化，可以制 成传感器用于检测压力、温度、湿度 等物理量。
电子器件
在电子器件中，聚合物介电材料用于 制造集成电路、晶体管等微型电子元 件。
传感器
利用聚合物的导电性能，可以制作传 感器用于检测压力、温度、湿度等物 理量。
03
聚合物的介电性能
聚合物的介电机理
极化现象
聚合物分子在电场作用下发生取向极化，使电介质内部正负电荷 中心发生相对位移。
空间电荷极化
聚合物内部存在的空间电荷在电场作用下发生极化。
电子极化
聚合物分子中的电子云在电场作用下发生变形，导致正负电荷中 心分离。
第七章 高聚物的电学性能
2. 相对介电系数ε
——电介质电容器的电容（电量）与相应真空电容器的电容 （电量）之比，即 C Q C 0 Q0 电介质的极化程度越大，Q 值越大，ε 也越大。
介电系数是是一个无量纲的量， 是衡量电介质极化程度的宏 观物理量，表征电介质贮存电能能力的大小。
18
介电系数的大小 介质的极化
高分子结构及其 物理状态
取向极化 贡献最大
电子极化
原子极化
极性分子 极性大小 偶极矩
19
3.摩尔极化度、介电常数ε与分子极化率α 的关系
极化度P——如果单位体积内有N个分子，每个分子产生的 偶极矩为μ，则单位体积内的偶极矩称为介质的极化度P 。
P=Nμ=NαE
Clausius - Mosotti方程 非极性介质 极性介质
极化结果——相当于外电场在分子上引入一个附加偶极矩μ
10
3. 分子偶极矩和分子极化率
极化结果——相当于外电场在分子上引入一个附加偶极矩μ
外 加 偶 极 矩 E1 E1 — — 作 用 在 分 子 上 的 局 部 场 强 度 电 比例常数 — —分子极化率 a )诱 导 偶 极 矩 1 d E1 ( e a )E1
偶极 具 有 永 久 偶 极 矩 的 极 性 慢， 10-9s以上；损耗较大能 极性高聚 (取向) 分子(或偶极子)沿电场方 量（克服本身惯性和旋转阻 物 极化 向转动，从优取向 力）；依赖温度和频率 界面 极化 载 流 子 在 界 面 处 聚 集 产 极慢，几分之一秒至几分钟、共混、复 生的极化 几小时 合材料
q.d
偶极矩是一个矢量，化学上习惯规定其方向从正到负，单位 是C.m(库仑.米) ； 分子偶极矩可用来表示分子极性的强弱； 非极性分子——正负电荷中心重合； 极性分子——正负电荷中心不重合，永久偶极矩。
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D 令 ' = 1
E0 D '' = 2 E0
tan = ''/ '
（实测的介电常数，代表体系的储电能力）
（损耗因子，代表体系的耗能部分） （介电损耗）
介电损耗——电介质在交变电场中极化时，伴随着消耗一部分 电能，使介质本身发热，这种现象就是介电损耗。
△介电损耗的原因：
对非极性高聚物：在交变电场中，所含的杂质产生的漏导流， 载流子流动时，克服内摩擦阻力而作功，使一部分电能转变为热 能，属于欧姆损耗。
电介质的介电常数：电介质的电容器的电容与相应真空电容器的电容 之比。即：
= C C0
=
Q Q0
电介质的极化程度越大， Q值越大， 也越大。 是衡量电介质极 化程度的宏观物理量，可表征电介质贮存电能的能力。
高聚物的 在1.8~8.4之间，大多数为2~4
7.1.2 高聚物的介电松弛
实际体系对外场刺激响应的滞后 —— 松弛现象
对非极性高聚物，温度升高，介电常数下降；对极性高聚物，随温度的升高而出现
峰
1
值。 介 电2.40
2
常ε ′数2.35
3
9 ε ′7
4
2.10
2.05
5
～～
1000Hz
3 60Hz
1000Hz
2 ε
″
2.00
0
ii. 原子极化: 分子骨架在外电场作用下发生变形。如：
O=C=O
C OO
在外电场中，电负性较大的氧原子微偏向正极，而电负性较小的碳原子 微偏向负极，发生了各原子核之间的相对位移，使分子的正负电荷中心 位置发生了变化。极化所需时间约为10-13s，并伴有微量能量损耗；适用
对象：所有高聚物
电子极化和原子极化是由于分子中正负电荷中心发生位移或分子变形引起 的，所以统称为变形极化或诱导极化，其极化率不随温度变化而变化。
交变电场：E = E0 cost
E0交变电流峰值 ω是外电场角频率
电位移矢量：D = D0 cos(t - ) = D1 cost + D2 sint
其中： D1 = D0 cos D2 = D0 sin
(电位移矢量跟上施加电场的部分) (电位移矢量滞后于施加电场的部分)
: 由于高聚物介质的粘滞力作用，偶极取向跟不上外电场变化，电位 移矢量滞后于施加电场的相位差
iii. 取向极化（又称偶极极化）: 是指在外电场的作用下，极性分子沿电 场方向排列而发生取向。
由于极性分子沿外电场方向的转动需要克服本身的惯性和旋转阻力， 所以极化所需时间长，而且由于高分子运动单元可从小的侧基到整个大分 子链，所以完成取向极化所需的时间范围很宽，一般为10-9s，发生在低频 区域，适用对象：极性高聚物
7.1
• 2.频率对高聚物介电性的影响
•
' 随频率增加而降低，并 且在较低和较高时为零
• '' 随频率增加存在极大值，并且，频率较高和较低
时为零。
•
ε′
ε ′(T1) ε ′(T1)
ε ′(T1)
ε″
ε ″(T1)
ε ″(T1)
ε ″(T1)
T1＜T2＜T3
ω
3.温度对高聚物介电性的影响
i. 电子极化: 外电场作用下分子中各个原子或离子的价电子云向正极方 向偏移，发生了电子相对于分子骨架的位移。移动距离小，运动速度快， 时 间 极 短 （ 10-15~10-13s ） ， 除 去 电 场 时 ， 位 移 立 即 恢 复 ， 无 能 量 损 耗 （也称可逆性极化或弹性极化），适用对象：所有高聚物
7.1.1 高聚物的介电极化及介电常数
高聚物在外电场作用下，由于分子极化将引起电能的贮存和损耗，这 种性能称为高聚物的介电性。
高分子内原子间形成共价键的成键电子对的电子云偏离两成键原子的 中间位置的程度，决定了键是极性的还是非极性的以及极性的强弱。
高聚物材料在外电场的作用下其内部分子和原子的电荷分布发生变化， 这种现象称为 —— 极化 按照极化机理的不同，可分为：电子极化，原子极化，取向极化和界 面极化。
• 1. 结构因素是决定高聚物介电性的内在原因，包括是高聚物 分子极性大小和极性基团的密度，以及极性基团的可动性。
a. 分子极性 • 根据单体单元偶极矩的大小，可将高聚物大致归为四类
• 单体单元偶极矩增加，高分子极性增加，介电系数和介电损 耗增加。
b. 极性基团的密度 • 一般说来，主链上的极性基团活动性小，对介电系数影
响较小；侧基上的极性基团，特别是柔性的极性侧基的 活动性较大，对介电系数的影响较大。极性基团密度越 大，则介电损耗越大。
c. 极性基团的可动性 • 从整个分子链的活动性考虑，橡胶态与黏流态的极性高
聚物的介电系数要比玻璃态的大。
d. 交联和支化
• 交联降低极性基团的活动性而使介电系数和介电损耗减 小，例如酚醛树脂。支化使分子间的相互作用减弱，增 加分子链的活动性，使介电系数提高。
对极性高聚物: 在交变电场中极化时，由于黏滞阻力，偶极子的 转动取向滞后于交变电场的变化，致使偶极子发生强迫振动，在每 次交变过程中，吸收一部分电能成热能而释放出来，属于偶极损耗。 损耗的大小取决于偶极极化的松弛特性。
影响聚合物介电性能的因素
影响高聚物介电性的因素
高聚物的分子结构 交变电场的频率 温度 湿度 增塑剂
外电场强度越大，偶极子的取向度越大；温度越高，分子热运动对偶 极子的取向干扰越大，取向度越小；
无电场
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
强电场
iv. 界面极化: 是一种产生于非均相介质界面的极化，由于在外电场作用 下，电介质中的电子或离子在界面处堆积的结果。
极化所需时间较长（几分之一秒到几分钟，甚至更长）。 非均质聚合物材料，如共混聚合物、填充聚合物等能产生界面极化； 均质聚合物也因含有杂质或缺陷以及晶区与非晶区共存而产生界面极化。
第 7 章 聚合物的电学性能
第一节：聚合物的介电极化和介电松弛行为 第二节：聚合物的压电极化与焦电极化
莫芳
电学性质：
在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的 各种物理现象，包括在交变电场中的介电性质、在 弱电场中的导电性质、在强电场中的击穿现象以及 发生在高聚物表面的静电现象。
高聚物的电学性质反映了材料内部结构的变化和分子运动状况，作为 力学性质测量的补充，已成为研究高聚物的结构和分子运动的一种有 力的手段。