pcp11 _高聚物的热、电和光学性能.ppt

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1、第11章高聚物的热、电和光学性能高聚物的热学性能耐热性、导热性、热膨胀和比热高聚物的电学性能介电性能、电导性能和电强度高聚物的光学性能折反射、双折射、透明性和光导性§1高聚物的热学性能高聚物的耐热性能（热稳定性能）高聚物的导热性能高聚物的热膨胀性能高聚物的比热（热容）§1高聚物的热学性能1—1耐热性能（热稳定性能）《1》概述热稳定性能——高聚物的弱点“热”在实际应用中的重要性使用寿命小型化轻量化可靠性使用条件耐热性：高聚物处于高温条件下保持其性能的能力耐热性能的表征短时耐热性长时耐热性Tg、Tf、Tm、Td耐热等级马

2、丁耐热温度AEBFHC热变形温度105120135155180>180℃维卡软化点温度指数高聚物(塑料)结构与耐热性联系最常用的原理增加高分子链的刚性——提高耐热性提高结晶能力——提高耐热性分子链之间交联——提高耐热性《3》提高聚合物耐热性的途径提高高分子主链的键能主链中引入环状结构合成具有“梯型”结构的聚合物引入无机元素——元素有机高分子添加无机填充料——复合材料热稳定剂的应用1—2导热性使用中的要求：隔热材料——导热性小电绝缘材料——导热性大聚合物——热绝缘体（一般聚合物不导电，热不能通过自由电子传递）聚合物热量的

3、传递——分子间的碰撞（分子间排列疏松——导热性较差）聚合物导热系数范围——10~5010-2J/s.m.oc1—3热膨胀性能使用中的要求：影响聚合物制品尺寸稳定性聚合物与其它材料的粘结性热膨胀性——依赖于原子间的相互作用随温度的变化共价键中——原子间作用越大热膨胀系数越低（石英、金属为三维有序晶格）液体中——仅是分子间的相互作用，热膨胀大聚合物——分子链方向是共价键其它方向仅是分子之间的作用力聚合物热膨胀系数范围：4~2010-5m/m.oC§2高聚物的电学性能高聚物的介电性能高聚物的电导性能（电绝缘性能）高聚物的

4、电强度（电击穿性能）§2高聚物的电学性能高聚物的电学性能：高聚物在外电场作用下的行为及其表现出来的各种物理现象介电常数ε高聚物的介电损耗tgδ电学性能绝缘电阻（系数）ρ介电强度E2—1高聚物的介电性能高聚物在外电场作用下出现的电能储存和损耗的性质介电由高聚物的分子在外电场中性能的极化引起的介电常数ε和介质损耗tgδ可描述其介电性能《1》分子的极化分子的极化分子——原子借助化学键相互结合构成正负电荷中心重合——非极性分子正负电荷中心不重合——极性分子分子极性的强弱——极距（偶极距）（德拜）极化——在外电场作用下电介

5、质分子中的电荷分布发生相应的变化极性分子在电场中的转动极化过程：需要克服分子间的相互作用需要时间——对小分子可忽略（10-8~10秒）高聚物分子运动单元有大有小（多重性）极化过程是一个松弛过程,不能忽略（10-1~-10秒）2—1高聚物的介电性能《2》介电常数εC：含有电介质电容器的电容Co：该真空电容器的电容εo为真空电容率=88510-12法拉/米《2》介电常数ε介电常数描述电介质材料储存电能大小的物理量ε是宏观上反映电介质极化程度参数ε大——极化强ε小——极化弱《3》介质损耗tg介质损耗：在交变电场中电介质

6、产生的损耗而发热介质损耗的原因：分子极化过程中——由于分子运动克服内摩擦力作功消耗电能为“极化损耗”微量的导电载流子在交变电场下运动时——克服内摩擦力作功消耗电能为“电导损耗”极性高聚物的介质损耗主要是极化损耗介质损耗的利用：高频加热（薄膜袋封口等）《4》影响介电性能的因素高聚物的分子结构非极性高聚物——介电常数ε和介质损耗tg较低ε：22~2.7tg：~10-4极性高聚物——介电常数ε和介质损耗tg较大ε：30~7.0tg：~10-1~-3温度T温度很低：分子运动松弛时间>电场变化的作用时间t极化转向不

7、能进行tg0温度很高：分子运动松弛时间<电场变化的作用时间t极化转向滯后电场变化极小0特定温度：分子运动松弛时间~电场变化的作用时间t介质损耗tg有最大值电场频率对tg的影响：频率很高：tg较小作用时间分子运动时间频率很低：tg较小作用时间分子运动时间适当频率：tg最大作用时间~分子运动时间增塑剂增塑剂加入分子间作用减小极化转向容易相当于温度加入极性增塑剂增加新的极化作用使tg和ε杂质——对介电性能影响很大导电杂质和极性杂质（如水）2—2高聚物的导电性能《1》导电性的表征——电阻

8、率体积电阻系数表面电阻系数S：电极面积d：厚度l：电极长度RV：体积电阻RS：表面电阻《2》高聚物的漏电流（体积电阻率）高聚物的体积电阻率：1010~1020之间高聚物的漏电流包括三个部分：瞬时电流Id——由电子或原子极化引起10-13~10-15秒极化电流Ia——由极性基团、偶极取向极化等引起，随时间逐渐减小0。100~4秒漏