Влияние наполнителей

Неоднозначно. Некоторые наполнители такие как техуглерод, мел при объемной доле до 0,3 уменьшают α, согласно уравнению:

,

где и- термические коэффициенты объемного расширения полимера и наполнителя.

Волокнистые наполнители вызывают аномальное изменение α при температуре стеклования.

Таким образом изменение ис температурой можно использовать не только для оценки физических переходов, но и для определения структуры полимерных систем.

Заключение

Теплофизические свойства полимеров зависят от температуры, фазового и физического состояния, надмолекулярной структуры полимеров. Значение теплофизических характеристик необходимо:

1. для выбора полимера и при изготовлении изделий, работающих в контакте с материалами, имеющими другие теплофизические свойства;

2. измерение теплофизических характеристик может быть использовано для изучения структуры полимеров и полимерных композиций.

4 Электрические свойства полимеров

4.1 Электропроводимость

Это способность пропускать электрический ток при приложении электрического напряжения. Количественно электропроводность оценивается уравнением: ,

где j – плотность тока, текущего через образец, Е_п – напряженность постоянного электрического поля. Различают объемную электрическую проводимость (выражается в См/м; См=Ом^-1) и поверхностную электрическую проводимость (выражается в См). Проводимости материалов могут меняться от 10^-20 до 10²⁰ См/м.

	, См/м
Диэлектрики (изоляторы)	От 10-20 до 10-10
полупроводники	От 10-10 до 102
Проводники	От 102 до 106
сверхпроводники	1020

Большинство полимеров являются диэлектриками, они характеризуются ничтожно малой эл. Проводимостью (например6 ПВХ 10^-12 – 10^-14; ПТФЭ 10^-18 – 10^-20, медь 10⁶ См/м).

Перенос электрических зарядов в полимерах осуществляется ионами (ионная проводимость); отдельными заряженными макромолекулами или их ассоциатами (так называемыми моль-ионами) (моль-ионная) и электронами (электронная). Соответственно различают ионную, моль-ионную и электронную проводимости.

Для диэлектриков характерна главным образом иона проводимость. Присутствие ионов в полимерах обусловлено электролитической диссоциацией ионогенных групп (NH₂, COOH, SO₃H) полимера , а также наличием низкомолекулярных примесей: пластификаторов, мономеров и др., способных диссоциировать на ионы.

В полях высокой напряженности (более 10 кВольт) возможен вклад и электронной проводимости вследствие инжекции электронов вблизи электродов. Электронная проводимость характерна для диэлектриков содержащих сопряженные двойные связи (поливинилен, полифенилен, полиимиды), а также для полимерных материалов, содержащих электропроводящие добавки (например порошки никеля, серебра и других металлов, техуглерод, графит).

Суммарная электропроводность складывается из ионной и электронной проводимостей и зависит от напряженности электрического поля, температуры, давления, физического и фазового состояния полимера, его структуры и состава:

1) Напряженность поля. С ростом Е_п электронная проводимость повышается за счет увеличения числа инжектируемых носителей зарядов (ионов и электронов) в диэлектрик.

2) Повышение температуры увеличивает проводимость, согласно закону: ,

где А – коэффициент, не зависящий от температуры; Е_а – энергия активации переноса заряда; R – газовая постоянная

3) Давление. С ростом внешнего давления значение ионной проводимости уменьшается, а электронной растет.

4) Физические и фазовые состояния. С увеличением степени кристалличности электронная составляющая проводимости растет, а ионная – снижается. Так как ионная проводимость вносит основной вклад в общую проводимость, то последняя так же уменьшается.

Наименьшую электрическую проводимость аморфные полимеры имеют в стеклообразном состоянии, при переходе в ВЭС она повышается, вследствие увеличения подвижности звеньев, что облегчает перенос ионов.

Резкое возрастание электрической проводимости при ТТ_С объясняется увеличением подвижности сегментов, боковых групп и макромолекул в целом.

5) Строение полимера. С увеличением полярности полимеров возрастает вклад электронной проводимости и общая проводимость.