Министерство образования и науки РФ

Государственное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых

Кафедра полимерных материалов

Диэлектрические свойства полимеров. Методы исследования.

Выполнил:

ст.гр. ХП-107

Коноплева Н.С.

Проверил:

проф., д. т .н.

Чухланов В.Ю.

Владимир, 2011

Содержание

Введение	3
1. Дилектрическая проницаемость	4
2. Диэлектрические потери 2.1. Влияние строения и полярности на диэлектрические потери 2.2. Влияние стереорегулярности на диэлектрические потери. 2.3. Влияние кристаллизации на диэлектрические потери. 2.4. Влияние пластификаторов на диэлектрические потери.	6 8 9 10 11
3. Методы измерения 3.1. Мостовые методы 3.2. Резонансные методы 3.3. Волновые методы	13 13 16 18
4. Приборы для измерения ε и tgδ полимеров 4.1. Мост VKB 4.2. Резонансные диэлькометры 4.2.1. Коаксиальные резонаторы 4.2.2. Диэлькометр Ш2-6 4.2.3. Резонансный диэлькометр Ш2-7	22 23 24 24 24 25
Заключение	27
Список использованных источников	28

Введение

Вплоть до конца двадцатого столетия электрические свойства известных полимеров представляли гораздо меньший интерес по сравнению со свойствами неорганических материалов. В то время как неорганические твердые тела могут быть полупроводниками или металлами (эти свойства практически целиком определяются электронной проводимостью), а также диэлектриками, распространенные полимеры практически целиком попадали в последнюю категорию. Отсутствие проводимости в полимерных диэлектриках позволяет обнаружить в них ряд более тонких электрических эффектов.

Параметрами, характеризующими поведение полимерного диэлектрика в переменном электрическом поле, являются диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических портерь. Чтобы получить более полную информацию о поведении полимерного диэлектрика в переменных электрических полях, исследуют зависимости диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических портерь. Получив такие зависимости, можно охарактеризовать молекулярную подвижность в полимере, определить концентрацию и величину диполей в полимере, найти функцию распределения диполей по временам релаксации.

Все это сделало исследование диэлектрических свойств ценным дополнением к данным о механических и термических свойствах структуры и инструментом для понимания поведения полимеров на молекулярном уровне.

1. Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость ε’ характеризует увеличение емкости конденсатора С при внесении в него диэлектрика по сравнению с емкостью того же конденсатора, у которого в качестве диэлектрика вакуум (С₀):

ε’ = С/С₀-

Диэлектрическую проницаемость можно представить в виде комплексной величины ε*, состоящей из действительной ε" и мнимой ε’

частей:

где

Ток, текущий через конденсатор, в этом случае равен:

Активная составляющая тока:

Реактивная:

Диэлектрическая проницаемость ε’ – относительная диэлектрическая проницаемость (относительно диэлектрической проницаемости вакуума). Абсолютной диэлектрической проницаемостью (в системе СИ) является величина ε₀ε, где ε₀ – электрическая постоянная (8,854·10^-12 Ф/м), иногда называемая диэлектрической проницаемостью вакуума.

Диэлектрическая проницаемость диэлектриков является одним из основных параметров при разработке электрических конденсаторов. Использование материалов с высокой диэлектрической проницаемостью позволяют существенно снизить физические размеры конденсаторов.

Ёмкость конденсаторов определяется:

где εr — диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками, εо — электрическая постоянная, S — площадь обкладок конденсатора, d — расстояние между обкладками.

Параметр диэлектрической проницаемости учитывается при разработке печатных плат. Значение диэлектрической проницаемости вещества между слоями в сочетании с его толщиной влияет на величину естественной статической ёмкости слоев питания, а также существенно влияет на волновое сопротивление проводников на плате.