Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Удельное поверхностное электрическое сопротивление ps — сопротивление между противоположными сторонами поверхности квадрата площадью I м2 току, проходящему по поверхности через две противоположные CTOj)OHbI этого квадрата (оно измеряется в Ом). Величина ps зависит от состояния поверхности диэлектрика, наличия на ней загрязнений. Полимеры могут адсорбировать на своей поверхности влагу, поскольку полярные группы, входящие в макромолекулу, имеют гидрофильный характер. Полимеры, содержащие способные к ионизации минеральные наполнители, также адсорбируют воду. На поглощение влаги полимером влияет температура, поэтому ps сильно зависит от температуры. В отсутствие поверхностных загрязнений и влаги при высоких температурах ps>р\/.
Для измерения электрических сопротивлений применяют те-раомметры EK 6-7, EK 6-11, EК-13, EК-14, вольтметры электрометры В 7-30, TR-84 M (Япония), приборы ИTH-7, У 5-6 и др.
Статическая электризация полимеров возникает в результате трения и контакта тел и выражается в образовании и разделении положительных и отрицательных зарядов. Электростатические свойства полимерных материалов оценивают по показателям, характеризующим их склонность к генерации электростатических зарядов (поверхностная плотность зарядов G0, напряженность поля вблизи полимера E) и способность заряженного полимера рассеивать электростатические заряды (ps, полупериод утечки заряда ті/2). При возникновении на поверхности полимерных материалов зарядов ухудшаются свойства полимеров. Кроме того, скопление зарядов может приводить к пожа-ро- и взрывоопасным ситуациям. Поэтому для снижения статической электризации полимерных материалов применяются различные физические и химические методы, которые обеспечивают нейтрализацию или отвод зарядов, а также предотвращают возникновение опасных зарядов. К физическим методам относятся заземление полимеров или находящихся в контакте с ними металлических деталей, а также ионизация воздуха около поверхности полимера. К химическим методам относятся применение полимеров с ионогенными группами, которые способствуют устранению статического электричества, введение в объем полимера или нанесение на его поверхность антистатиков, которые либо сами диссоциируют на ионы, либо вызывают диссоциацию
примесей и обусловливают вследствие этого утечку зарядов. В качестве антистатиков применяются поверхностно-активные вещества, полиэлектролиты, порошкообразные металлы и их оксиды, технический углерод, графит и др.
Для измерения электростатических свойств полимерных материалов применяются приборы ЭПМ-4, ПЭП-2, ИЭЗ, ИЭСП, ИНЭСП и др.
Электретный эффект определяется способностью полимеров находиться в наэлектризованном состоянии в течение длительного времени. Полимерные электреты подобны постоянным магнитам и образуют в окружающем их пространстве постоянное электрическое поле. Электретное состояние возникает в различных полимерах под действием электрического поля высокой напряженности и при облучении их электронами или ионами (например, электреты можно получить при полимеризации, переработке и выдержке полимеров в поле высокой напряженности).
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ПОЛИМЕРОВ
При повышении напряженности электрического поля, приложенного к диэлектрику, наблюдается, согласно закону Ома, пропорциональное увеличение электропроводности диэлектрика. Однако в области достаточно сильных полей (107—108 В/см) ток нарастает быстрее, чем по закону Ома. Затем при некотором значении напряженности поля ток увеличивается скачком до очень больших значений — происходит пробой диэлектрика. При этом образуется проводящий канал и диэлектрик теряет электроизоляционные свойства. Значение напряженности электрического поля ?Пр, при которой происходит пробой диэлектрика, называется электрической прочностью. Различают три основных формы пробоя твердых диэлектриков: электрическую, тепловую и электрохимическую.
Электрический пробой вызывается образованием под действием высокого напряжения электронной лавины. Лавинообразное возрастание носителей тока приводит к пробою диэлектрика. Так как торможение электронов возрастает с повышением температуры, то это, согласно эмиссионной теории, приводит к некоторому увеличению электрической прочности. В электрических полях пробой наступает как следствие отрыва связанных электронов при сообщении им энергии поля, которые становятся способными проводить электрический ток.
Тепловой пробой наступает вследствие прогрессивно нарастающего выделения тепла в диэлектрике за счет диэлектрических потерь. Выделяющееся тепло повышает локальную проводимость, что способствует еще большему нагреву. Поскольку диэлектрики являются плохими проводниками тепла, нагревание протекает лавинообразно и приводит к тепловому пробою. Вы-
сокая начальная температура и большая толщина исследуемых образцов также способствуют его возникновению. Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле высокой частоты, то вероятность теплового пробоя возрастает в результате повышенного выделения тепла.
Электрохимический пробой (электрическое старение) происходит при более низких напряжениях по сравнению с пробивным напряжением при электрическом и тепловом пробое. Под действием электрического поля или электрических разрядов в окружающей среде медленные изменения химического состава и структуры полимерного диэлектрика приводят к электрохимическому пробою.
