- •Химия и физика полимеров
- •Химия и физика полимеров высокомолекулярные соединения и полимеры, их значение
- •Вмс в технике
- •Основные понятия химии полимеров
- •Особенности свойств полимеров
- •Классификация полимеров
- •Связи в полимерах
- •Зависимость свойств полимеров от строения макромолекулы
- •Молекулярная масса полимеров
- •Методы определения молекулярной массы полимеров
- •Конформации, размеры и форма макромолекул
- •Надмолекулярная структура
- •Виды кристаллических структур
- •Ориентированное состояние полимеров
- •Структурная модификация
- •Методы исследования структуры полимеров
- •Гибкость полимеров
- •Влияние структуры макромолекулы на кинетическую гибкость
- •Получение полимеров
- •Полимеризация
- •Радикальная полимеризация
- •Кинетика полимеризации
- •Сополимеризация
- •Ионная полимеризация
- •Катионная полимеризация
- •Кинетика катионной полимеризации
- •Анионная полимеризация
- •Ионно-координационная полимеризация
- •Полимеризация на катализаторах Циглера-Натта
- •Полимеризация на π-аллильных комплексах переходных металлов
- •Стереоизомерия виниловых и диеновых мономеров
- •Поликонденсация
- •Механизм поликонденсации
- •Способы проведения поликонденсации
- •Химические превращения полимеров
- •Особенности химических реакций полимеров
- •Химические превращения, не вызывающие изменения степени полимеризации
- •Внутримолекулярные превращения
- •Полимераналогичные превращения
- •Реакции полимеров, приводящие к изменению молекулярной массы
- •Сшиванние макромолекул
- •Вулканизация каучуков
- •Отверждение
- •Реакции, приводящие к уменьшению степени полимеризации и молекулярной массы
- •Химическая деструкция
- •Физическая деструкция
- •Механическая деструкция
- •Старение и стабилизация полимеров
- •Физические и фазовые состояния и переходы
- •Стеклообразное состояние полимеров
- •Высокоэластическое состояние
- •Вязкотекучее состояние полимеров
- •Релаксационные явления в полимерах
- •Фазовые переходы
- •Влияние структуры полимера на кристаллизацию
- •Физические свойства полимеров
- •Механические свойства полимеров
- •Деформационные свойства полимеров
- •Деформационные свойства стеклообразных полимеров
- •Деформационные свойства полимеров в высокоэластическом состоянии
- •Деформационные свойства полимеров в вязкотекучем состоянии
- •Деформационные свойства кристаллических полимеров
- •Прочностные свойства полимеров
- •Разрушение стеклообразных полимеров
- •Разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии
- •Разрушение полимеров выше температуры пластичности
- •Разрушение кристаллических полимеров
- •Влияние структуры полимера на прочность
- •Теплофизические свойства полимеров
- •Электрические свойства полимеров
- •Растворы и коллоидные системы полимеров
- •Истинные растворы
- •Коллоидные системы
- •Смеси полимеров с пластификаторами
- •Смеси полимеров
- •Наполненные полимеры
- •Химия и физика полимеров
- •Составитель Вера Тимофеевна мякухина
- •Техн. Редактор в.Т. Мякухина Оригиал-макет а.А. Ерешко
Электрические свойства полимеров
Характеризуют поведение полимеров в электрическом поле. Способность полимера пропускать ток при приложении электрического напряжения называется электрической проводимостью. В полимере перенос электрических зарядов осуществляется ионами, отдельными заряженными макромолекулами или их ассоциатами и электронами. Полимеры, как и все другие материалы, по величине электропроводимости делят на три класса: проводники (νv >10-3 См/м), полупроводники (νv =10-3-10-9 См/м), диэлектрики (νv <10-9 См/м).
Большинство полимеров являются диэлектриками, т.е. характеризуются большим объемным сопротивлением и ничтожно малой электрической проводимостью.
Для диэлектриков, помимо электрической проводимости, используют характеристики: диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери и электрическая прочность.
Повышение полярности полимера увеличивает проводимость. При кристаллизации неполярных полимеров происходит снижение проводимости, и тем большее, чем выше степень кристалличности. Наполнение полимеров электропроводящими наполнителями, такими как графит, технический углерод, металлические порошки и др., повышает электрическую проводимость диэлектриков. Пластификаторы уменьшают вероятность контакта электропроводящих частиц и тем самым снижают электрическую проводимость.
В общем поляризация включает ориентационную, деформационную и электронную. Для неполярных полимеров основным видом является ориентационная, для полярных - ориентационная и деформационная поляризация. Деформационная поляризация устанавливается быстро:
(10-14 -10-12 с). Ориентация диполей в электрическом поле происходит не мгновенно, а в течение определенного времени. Причины: цепное строение и большая длина макромолекул и силы внутри- и межмолекулярного взаимодействия. Это явление называется диэлектрической проницаемостью. При запаздывании часть электрической энергии необратимо рассеивается и превращается в тепло. Эти потери называются диэлектрическими (tg δmax).
Для неполярных полимеров они равны (1-30) 10-4, для полярных - от 0,001 до 0,2.
Развитие ряда отраслей промышленности вызвало необходимость создания полимерных изделий, обладающих высокой проводимостью и выполняющих роль проводников электрического тока. Этого удается достичь изменением структуры полимера или состава полимерной композиции. Изменяя содержание наполнителя, характер его распределения в полимере, уровень взаимодействия полимер-наполнитель, контактное сопротивление между частицами, можно в широких пределах варьировать электропроводимость наполненных композиций, превращая диэлектрик в полупроводник или в электропроводящий материал.
В последнее время разработаны новые материалы - полимерные электреты. Это диэлектрики, способные длительно сохранять заряд на поверхности после электризации.
Растворы и коллоидные системы полимеров
При взаимодействии полимера с низкомолекулярными жидкостями в зависимости от степени диспергирования его могут образоваться истинные растворы или коллоидные системы.
Если между компонентами системы есть сродство, то при контакте друг с другом без затраты внешней энергии они начинают самопроизвольно диспергироваться друг в друге. Это приводит к постепенному увеличению степени дисперсности до молекулярной или ионной. Самопроизвольное диспергирование или растворение приводит к образованию однородной системы, в которой отсутствует поверхность раздела. Коллоидные же системы имеют свойства и структуру, зависящие от способа их приготовления. В таких системах всегда идут процессы агрегирования, они являются агрегативно неустойчивыми, в результате чего распадаются на две фазы.
Из любого линейного полимера в зависимости от его сродства к той или иной жидкости можно получить истинный раствор или коллоидную систему. Например, НК самопроизвольно растворяется в алифатических углеводородах, полистирол - в бензоле, при этом образуются истинные растворы. Но эти же полимеры не могут самопроизвольно растворяться в воде или метаноле - в этих жидкостях они образуют коллоидные системы.