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高分子科学基础-高分子材料电学性能ppt课件.ppt


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文档列表 文档介绍
§3 高分子的电学性质
聚合物在外加电场作用下的行为:
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;
聚合物表面的静电现象。
一、聚合物的极化和在交变电场中的介电性能
电介质:电绝缘体,在电场作用下能发生极化,极化程度取决
于电介质的组成、结构和外电场强度。
介电性能:聚合物在外加交流电压时电能的储存和损耗
分子极化是介电性能的微观表现,介电常数是介电质极化程
度的量度,是介电性能的宏观反映。
通常情况下,极性及非极性聚合物均为电中性的。外加电场
下聚合物分子中电荷分布发生变化使分子的偶极矩增大,即极化。
电子极化:在外电场中每个原子的价电子云相对于原子核位移而变形
原子极化:外电场造成不同原子核相互间发生位移使分子的电荷分布发生变形
偶极极化:极性分子的正、负电荷中心不重合,自身带有固有偶极子,在电场中
时除产生诱导偶极距外,偶极子沿电场方向择优排列
非极性分子只发生电子和原子极化,∴介电常数较小
极性分子除电子和原子极化,还有偶极极化,∴介电常数较大
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
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
——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
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

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