高聚物的介电常数 ppt课件

高聚物的介电常数§8　高聚物的电性能　　●总论　　高聚物具有体积电阻率高（1016～1020Ω·cm）、介电常数小（≤2）、介质损耗低（＜10－4）等半导体特殊优良的电性能，同时某些高聚物还具有优良的导电性能。另外，由于高聚物成型加工容易，品型多，故在电器方法应用广泛。　　　　§8-1　高聚物的介电性一、高聚物分子的极化　　　　▲定义　　高聚物的介电性是指高聚物在电场的作用下， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出对静电能的储蓄的损耗的性质。　　▲高聚物的极性与类别　　▲高聚物的极化（polarization）　　是电解质在电场的作用下分子内束缚电荷产生弹性位移或偶极子沿电场的从优取向，在电场方向的电解质两端呈现异号电荷的现象。§8-1　高聚物的介电性　　高聚物的极化形式　　高聚物在电场中极化示意图极化形式极化机理特点适用对象电子极化电子云的变形极快，10－12～10－15s；无能量损耗；不依赖温度和频率所有高聚物原子极化各原子之间的相对位移稍快，10－12s；损耗微量能量；不依赖温度所有高聚物偶极极化极性分子（或偶极子）沿电场方向转动，从优取向慢，10－9s以上；损耗较大能量；依赖温度和频率极性高聚物界面极化载流子在界面处聚集产生的极化极慢，几分之一秒至几分钟、几小时共混、复合材料§8-1　高聚物的介电性二、高聚物的介电性　　▲高聚物的介电常数（dielectricconstant）　　△定义　　显然，高聚物极化程度越大，极板感应产生的电荷Q’越大，介电常数越大。　　△常见高聚物的介电常数高聚物计算值实验值高聚物计算值实验值聚乙烯（外推到无定型）聚丙烯（无定型）聚氯化苯乙烯聚四氟乙烯（无定型）聚氯乙烯聚醋酸乙烯酯聚甲基丙烯酸甲酯聚α-氯代丙烯酸甲酯2.202.152.552.822.03.202.943.452.32.22.552.62.12.252.6/3.73.4聚α-氯代丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸乙酯聚丙烯腈聚甲醛聚苯醚聚对苯二甲酸乙二酯(无定型)聚碳酸酯聚已二酰已二胺3.202.803.262.952.653.403.004.143.12.7/3.43.13.12.62.9/3.22.6/3.04.0§8-1　高聚物的介电性　　▲高聚物的介电损耗（dielectricloss）　　△定义　　是电介质在交变电场的作用下，将一部分电能转变为热能而损耗的现象。一般用损耗角的正切值表示。　　式中　－实验测得的介电常数；　　　　　－高聚物将电能转变为热能损耗的程度。　　△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电流，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。　　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。　　高聚物介电损耗示意图§8-1　高聚物的介电性　　△部分高聚物的介电损耗高　聚　物介电损耗（tanδ）60Hz103Hz106Hz高密度聚乙烯低密度聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯聚碳酸酯聚已内酰胺聚已二酰已二胺聚甲基丙烯酸甲酯聚氯乙烯聚偏乙烯ABS聚甲醛0.00020.00050.00050.0001～0.0003＜0.00020.00090.014～0.040.010～0.060.04～0.060.08～0.150.007～0.020.004～0.0340.0040.0020.00050.0002～0.00080.0001～0.0003＜0.00020.00210.02～0.040.011～0.060.03～0.050.07～0.160.009～0.0170.002～0.0120.00030.00050.0001～0.00050.0001～0.0004＜0.00020.0100.03～0.040.03～0.040.02～0.030.04～0.1400.006～0.0190.007～0.0260.004§8-1　高聚物的介电性三、影响高聚物介电性的因素　　△高聚物分子结构对介电性的影响　　规律：ω与T一定，极性↑、极性基团密度↑，介电常数与介电损耗↑。　　▓实例　前两表　　△频率对高聚物介电性的影响　　T1＜T2＜T3§8-1　高聚物的介电性　　△温度对高聚物介电性的影响　　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值。　　△湿度对高聚物介电性的影响　　湿度↑，介电常数与介电损耗↑介　电　性介电常数　（50Hz）介电损耗　（50Hz）相对湿度酚醛树脂聚氯乙烯（电缆料）31.7%　63%　97%9.71　10.4　15.87.40　7.50　8.0031.7%　63%　97%0.342　0.358　0.4480.111　0.113　0.136§8-1　高聚物的介电性　　△增塑剂对高聚物介电性的影响　　规律：对非极性高聚物，随加入增塑剂量的增加将曲线推向高频率区；对极性高聚物，随增塑剂量的增加，介电常数和介电损耗增大。　　▓实例　PVC　　△杂质对高聚物介电性的影响　　规律：导电性或极性杂质的存在，增加高聚物电导电流的极化率，使介电损耗增大。　　▓实例　HDPE杂质1.9%降到0.03%时，tanδ从14×10-4降到tanδ14×10-4§8-2　高聚物的导电性一、高聚物的导电类型　　导电性　在电场作用下，物体中载流子发生移动的现象。用电导率或电阻率表示。　　在直流电场下，物体的电导率表示为：　　式中σ－电导率；　　n－载流子的浓度；e－电子电荷；μ－载流子的移动度。　　高聚物的导电类型　　§8-2　高聚物的导电性　　导电高聚物的应用§8-2　高聚物的导电性二、高聚物的绝缘电阻　　绝缘电阻测定§8-3　高聚物的击穿电压强度一、击穿电压与击穿电压强度　　介电击穿：随着电压的不断增加至某极限值后，出现电阻率降低到极小，电流增加，产生局部导电而使高聚物材料丧失绝缘性能的现象。　　击穿电压：导致高聚物材料击穿的电压。　　　　　　　　　　　　　　　　　　电流-电压曲线　　击穿电压强度：连续对高聚物材料升高电压，当试样被击穿时的电压和试样厚度的比值称为击穿电压强度。高电压区低电压区绝缘破坏区I电压V§8-3　高聚物的击穿电压强度　　介电击穿的形式、原因及决定因素§8-3　高聚物的击穿电压强度常见高聚物的击穿电压强度　　高聚物Eb高聚物Eb高聚物Eb聚乙烯聚丙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚氯乙烯聚苯乙烯18-2820-2618-2214-2016-20聚砜酚醛树脂环氧树脂聚乙烯醇聚丙烯薄膜17-2212-1616-2040-60100-140聚苯乙烯薄膜聚酯薄膜聚酢亚胺薄膜芳香聚酰胺薄膜50-60100-13080-11070-90§8-3　高聚物的击穿电压强度二、耐电压性与耐电弧性　　耐电压性：指迅速将电压升高到制品标准规定的电压，停留1min（或按制品标准规定的时间），观察制品是否被击穿，若未被击穿，则此电压为该制品的耐电压值。此数值表示高聚物制品的耐电压能力。　　耐电弧性：在一定的高压电场下，两极间的气体被击穿产生电弧、火花的作用，致使高聚物表面形成导电层所需要时间的长短表示高聚物对电弧、电火花的抵抗能力。§8-4　高聚物的静电现象一、静电现象（electrostaticeffect）　　▲高聚物静电现象的产生　　主要产生于高聚物与成型加工设备之间的摩擦、拉幅、拉丝等过程。物体的静电现象§8-4　高聚物的静电现象　　▲高聚物的带电半衰期与带电序列二、静电的利与弊　　静电的有利之处　静电喷涂、静电印刷、静电照像、静电吸尘等。　　静电的不利之处　影响外观、相互黏结、电器准确性、静电火花、磁带杂音等。高　聚　物半衰期，s正电荷负电荷聚乙烯基咪唑赛璐璐聚N，N-二甲丙烯酰胺聚丙烯酸羊毛棉花聚n-乙烯基吡咯酮聚丙烯腈聚已二酰已二胺聚乙烯醇0.10.30.661.52.53.64166793684700.240.30.480.961.554.815.86877203770§8-4　高聚物的静电现象三、静电的防止　　静电荷水率的关系抗静电剂加入量对静电荷的影响1-PVC2-PE3-PP§8-4　高聚物的静电现象　　抗静电剂的选择　　§8-5　高聚物的其他电性能一、压电性　　压电性：指高聚物在机械力的作用下，所表现出来的电学性能。　　压电性的表现形式：　　压电性的应用：话筒、传感器§8-5　高聚物的其他电性能二、热电性　　驻极体：极化了的电介质，如果具有长寿命的非平衡电偶矩，则为驻极体。　　常见的高分子驻极体：聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯等　　高分子驻极体形成：驻极体薄膜　　热电性（热电效应）：若在放有高聚物的电极间存在温度差，则在两极间产生电位差，该现象为热电效应。　　热释电性：将高聚物置于电极间，一同升温，则在两电极间有电流流过，该电流即为热释电流。该现象即为热释电性。