最新高分子科学基础-高分子材料电学性能
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①分子结构的影响 分子极性大小和极性基团的密度 极性基团的可动性
②频率
③温度
④杂质
介电松弛谱
高分子分子运动对时间和温度的依赖性也体现在其介电性质上
介电参数的变化
聚合物的松弛行为
固定频率, 测试聚合物试样介电常数ε’和介电损耗ε”或tanδ随温度的变化
——介电松弛温度谱
固定温度, 测试聚合物试样介电常数ε’和介电损耗ε”或tanδ随外电场频率变化
电介质的极化是个松弛过程
交变电场下的介电常数常用复数介电常数ε*表示
ε* = ε’ － iε”
实数部分ε’：电场同相位的变化，反映电能的储存，为介电常数实验值 虚数部分ε”：与电场相差900的极化，反映损耗的能量，为损耗因子
ε” =ε’ tanδ tanδ= εபைடு நூலகம்/ε’
介电损耗
影响介电损耗的因素
——在交变电场中，电介质消耗部分电能而发热的现象
产生介电损耗的原因
①电导损耗： 电介质中所含微量导电载流子在外加电场下克服内磨擦阻力 产生电导电流使部分电能转化为热能 ——引起非极性聚合物介电损耗的主要原因
②极化损耗或偶极损耗： 交变电场下聚合物的各极化作用无法紧跟电场的频率变化而 消耗部分电能克服分子间磨擦阻力，转化为热能。 ——引起极性聚合物介电损耗的主要原因
主链上或与刚性主链相连的极性侧基活动性小，对介电常数影响小 侧链上特别是柔性侧链上的极性基团活动性大，对介电常数贡献大
●所处物理状态
带极性基团的聚合物，从玻璃态到高弹态再至粘流态，其介电常数依次提高
●支化、交联、拉伸
支化使分子之间作用减弱，使介电常数上升 交联和拉伸限制链段运动，使介电常数下降。
介电损耗
——介电松弛频率谱
聚合物的多个介电损耗极大值分别对应不同尺寸的运动单元偶极子在电场中的松弛损耗 温度谱从高温到低温
出现的损耗峰依次称为α、β、γ松弛损耗峰 频率谱从低频到高频
2.高分子的导电性
电子必须能不受原子的束缚而能自由移动，要达到此目的 的第一个条件就是这个聚合物应该具有交错的单键与双 键，即共轭双键。
H－C≡C－H
Ti(OC4H9)4 Al(C2H5)3
1000 倍催化剂
温度
无共轭双键的、导电性极差的非极性聚合物中引入的杂质可 被解离而提供导电离子：离子电导
具共轭长链结构的聚合物因其 π 电子的非定域化，电子可在 共轭体系中自由运动：电子传导
材料的导电能力
电阻率ρ物理意义: 单位厚度和单位面积试样的电阻值 (Ω·cm ) 电导率σ＝ 1 / ρ 单位厚度和单位面积试样的电导值 (Ω-1·cm-1 )
2008高分子科学基础-高分子材 料电学性能
介电常数的影响因素
●化学键极性
化学键键矩越大，分子极性越高，介电常数越大
●分子对称性
对称性愈高，分子极性愈小，介电常数越小
●立构规整性
全同立构高分子上电荷分布最不对称，其介电常数高，间同立构的对称性最好， 介电常数低，无规立构聚合物的介电常数居中。
●极性基团位置
高聚物导电性取决于载流子的密度N、所带电荷量q及其迁移速率v 影响因素：分子结构、杂质、湿度、添加剂
3.高聚物的介电击穿 高聚物在一定电压下为绝缘体，随电压增大并超过某一临界值
时，会出现电阻降至极小，材料从介电状态变成导电状态，在高压 下大量电能迅速释放而使材料局部熔穿，此即介电击穿。导致聚合 物击穿的电压为击穿电压。
4.高聚物的静电现象 静电现象：由于摩擦而使物质表面带电的现象 为防止、消除静电，可加抗静电剂
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
②频率
③温度
④杂质
介电松弛谱
高分子分子运动对时间和温度的依赖性也体现在其介电性质上
介电参数的变化
聚合物的松弛行为
固定频率, 测试聚合物试样介电常数ε’和介电损耗ε”或tanδ随温度的变化
——介电松弛温度谱
固定温度, 测试聚合物试样介电常数ε’和介电损耗ε”或tanδ随外电场频率变化
电介质的极化是个松弛过程
交变电场下的介电常数常用复数介电常数ε*表示
ε* = ε’ － iε”
实数部分ε’：电场同相位的变化，反映电能的储存，为介电常数实验值 虚数部分ε”：与电场相差900的极化，反映损耗的能量，为损耗因子
ε” =ε’ tanδ tanδ= εபைடு நூலகம்/ε’
介电损耗
影响介电损耗的因素
——在交变电场中，电介质消耗部分电能而发热的现象
产生介电损耗的原因
①电导损耗： 电介质中所含微量导电载流子在外加电场下克服内磨擦阻力 产生电导电流使部分电能转化为热能 ——引起非极性聚合物介电损耗的主要原因
②极化损耗或偶极损耗： 交变电场下聚合物的各极化作用无法紧跟电场的频率变化而 消耗部分电能克服分子间磨擦阻力，转化为热能。 ——引起极性聚合物介电损耗的主要原因
主链上或与刚性主链相连的极性侧基活动性小，对介电常数影响小 侧链上特别是柔性侧链上的极性基团活动性大，对介电常数贡献大
●所处物理状态
带极性基团的聚合物，从玻璃态到高弹态再至粘流态，其介电常数依次提高
●支化、交联、拉伸
支化使分子之间作用减弱，使介电常数上升 交联和拉伸限制链段运动，使介电常数下降。
介电损耗
——介电松弛频率谱
聚合物的多个介电损耗极大值分别对应不同尺寸的运动单元偶极子在电场中的松弛损耗 温度谱从高温到低温
出现的损耗峰依次称为α、β、γ松弛损耗峰 频率谱从低频到高频
2.高分子的导电性
电子必须能不受原子的束缚而能自由移动，要达到此目的 的第一个条件就是这个聚合物应该具有交错的单键与双 键，即共轭双键。
H－C≡C－H
Ti(OC4H9)4 Al(C2H5)3
1000 倍催化剂
温度
无共轭双键的、导电性极差的非极性聚合物中引入的杂质可 被解离而提供导电离子：离子电导
具共轭长链结构的聚合物因其 π 电子的非定域化，电子可在 共轭体系中自由运动：电子传导
材料的导电能力
电阻率ρ物理意义: 单位厚度和单位面积试样的电阻值 (Ω·cm ) 电导率σ＝ 1 / ρ 单位厚度和单位面积试样的电导值 (Ω-1·cm-1 )
2008高分子科学基础-高分子材 料电学性能
介电常数的影响因素
●化学键极性
化学键键矩越大，分子极性越高，介电常数越大
●分子对称性
对称性愈高，分子极性愈小，介电常数越小
●立构规整性
全同立构高分子上电荷分布最不对称，其介电常数高，间同立构的对称性最好， 介电常数低，无规立构聚合物的介电常数居中。
●极性基团位置
高聚物导电性取决于载流子的密度N、所带电荷量q及其迁移速率v 影响因素：分子结构、杂质、湿度、添加剂
3.高聚物的介电击穿 高聚物在一定电压下为绝缘体，随电压增大并超过某一临界值
时，会出现电阻降至极小，材料从介电状态变成导电状态，在高压 下大量电能迅速释放而使材料局部熔穿，此即介电击穿。导致聚合 物击穿的电压为击穿电压。
4.高聚物的静电现象 静电现象：由于摩擦而使物质表面带电的现象 为防止、消除静电，可加抗静电剂
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