53. Электрические свойства:
По электрическим свойствам полимеры можно разделить на диэлектрики, полупроводники и электропроводящие материалы. К диэлектрикам относится большинство как полярных, так и неполярных полимеров. Полярные диэлектрики содержат электрические диполи, способные к переориентации во внешнем электрическом поле. К полупроводникам относятся полимеры с системой сопряженных связей и полимерные комплексы с переносом заряда. Электропроводящие материалы представляют собой диэлектрики с введенными в них тонкодисперсными электропроводящими наполнителями (техническим углеродом, графитом, порошкообразн ме).
Поведение полимеров в электрическом поле определяется такими характеристиками, как диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери, электропроводнь, электрическая прочность.
Электрические свойства полимеров зависят от химического строения и физического состояния полимеров, от условий их испытаний и эксплуатации, в частности от амплитуды напряженности внешнего поля, температуры, влажности среды, конструкции электродов и геометрических размеров испытуемого образца.
Диэлектрическая проницаемость - физ величина, показывающая во сколько раз напряженность электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше напряженности поля в вакууме.
В отсутствие внешнего электрического поля дипольные моменты молекул диэлектрика равны нулю (неполярный диэлектрик) или распределены в пространстве хаотически (полярный диэлектрик).
При наложении внешнего электрического поля происходит поляризация диэлектрика. При этом у неполярного диэлектрика происходит смещение электронов (электронная поляризация) и атомных ядер (атомная поляризация), а у полярного диэлектрика возникает дополнительная поляризация, вызванная ориентацией постоянных диполей по направлению электрического поля.
Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз сила электрических взаимодействий двух зарядов в диэлектрике меньше, чем в вакууме.
Если снять внешнее электрическое поле, приложенное к полимерному диэлектрику, то вследствие теплового движения через некоторое время поляризация полимерного образца исчезает и он возвращается в прежнее равновесное состояние. Такой процесс перехода системы в равновесное состояние называется диэлектрической релаксацией и характеризуется временем релаксации
54. Электрическая прочность полимеров.
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. 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. Высокая нач температура и большая толщина образцов способствуют его возникнов.
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.
В зависимости от природы полимерного диэлектрика и условий его испытаний возможны самые различные формы пробоя. Электрическая прочность полимерного диэлектрика зависит от чистоты полимера, частоты и формы кривой приложенного напряжения, продолж воздейств, температуры, формы и материала электродов.
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 и способность заряженного полимера рассеивать электростатические. При возникновении на поверхности полимерных материалов зарядов ухудшаются свойства полимеров. Кроме того, скопление зарядов может приводить к пожаро 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.
