Особенности структуры и электретного состояния волокнитов полиэтилена и полипропилена

• Автор: Викторович, Анна Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление.
Введение.
Глава 1: Структура и свойства полимерных материалов на основе 12 полипропилена и полиэтилена (обзор)

§1.1 Общие сведения о структуре полимеров.

§1.2 Структура и свойства полиэтилена.

§ 1.3 Структура и свойства полипропилена.

§1.4 Общие сведения об электропроводности и электретном 35 состоянии в неполярных полимерах.

§1.5 Электретное состояние в полимерных пленках полиэтилена и 42 полипропилена.

§1.6. Особенности электретного состояния в волокнитах полиэтилена 47 и полипропилена.

Глава2: Объекты исследования и экспериментальные методики.

§2.1. Исследованные образцы.

§2.2 Природа полос поглощения в инфракрасных спектрах 57 макромолекул.
§2.3 Традиционные методы инфракрасной спектроскопии 62 полимерных пленок.
§2.4 Разработка и экспериментальная апробация методик получения 69 инфракрасных спектров волокнитов полиэтилена и полипропилена.
§2.5 Определение коэффициента поглощения колебательных полос 80 инфракрасных спектров методом «базовой линии».
§2.6 Определение плотности и степени кристалличности 85 полимерных пленок рефрактометрическим методом.
ГлаваЗ: Исследование молекулярной и надмолекулярной структуры 93 полиэтилена и полипропилена. Физическая модель электропроводности.
§3.1 Исследование рефрактометрическим методом степени
кристалличности различных пленок полиэтилена и полипропилена.
§3.2 ИК - спектроскопия пленок и волокнитов на основе полиэтилена и 98 полипропилена.

§3.3 Определение влажности полиэтилена и полипропилена методом 108 ИК - спектроскопии.
§3.4 Взаимосвязь повышенной стабильности электретного состояния 113 волокнитов по сравнению с пленками с особенностями молекулярной и надмолекулярной структуры. Полиэлектролитная модель.
Заключение.
Список литературы

Введение.
Актуальность.
Полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (1111) широко используются в качестве электроизоляционных материалов, в том числе в пленочных конденсаторах [1,2,3,4,5,6,7]. Уникальными свойствами обладают пленочные электреты на основе фторполимеров, применяемые в массовом производстве электретньтх микрофонов [5,7,8,9,10].
В последнее десятилетие в Белоруссии с использованием метода melt -blowing (см.§1гл.2) была разработана технология получения электретов нового класса - волокнитов на основе ПЭ и ПП, получивших применение в электрофильтрах тонкой очистки, в том числе в фильтрах для органов дыхания (одноразовых респираторов). В эти же годы на кафедре общей и экспериментальной физики РГПУ им. А.И. Герцена получил развитие метод экспрессного сравнения стабильности электретного состояния полимерных волокнитов, который позволяет определить параметры, электретной релаксации в волокнитах: энергию активации и частотный фактор (метод
термостимулированной релаксации поверхностного потенциала (ТСРП)) [11,12].
Сравнительное исследование электретного состояния пленок и волокнитов на основе ПЭ, проведено Кужельной О.В. [12]. Особенностью этой работы является то, что в ней электретное состояние исследовалось двумя методами ТСРП и ТСЛ (термостимулированной люминесценции), что позволило предложить уточненную модель электретного состояния полимерных волокнитов на феноменологическом уровне. Например, определены параметры ловушек носителей заряда без конкретизации их молекулярной структуры. Сравнительное исследование электретного состояния пленок и волокнитов ПП обобщено в работе Кожевниковой Н.О. [11]. В работе Кожевниковой также получена новая информация о параметрах релаксации в электретах на основе ПП и экспериментально и теоретически обоснована корректность применения метода ТСРП к волокнитам. Однако, и в этих работах нет данных о связи электретного состояния полимера с его молекулярной структурой. Сотрудниками кафедры

полимеры, т. е. представляет собой смесь всех стереоизомеров. Свойства образцов полипропилена изменяются в широком диапазоне в зависимости от типа и соотношения стереоизомеров.[25,45]
§1.4. Общие сведения об электретном состоянии в неполярных полимерах.
Существуют несколько способов производства элекгретов. Большинство из них основано на следующей процедуре: диэлектрик помещается в электрическое поле и подвергается дополнительному физическому воздействию, которое либо снижает время дипольной релаксации, либо ускоряет миграцию заряженных частиц. В зависимости от вида физического воздействия электреты разделяются на: термо-, фото-, магнию-, радио- и др. Электретное состояние может возникать в диэлектрике даже без приложения внешнего поля, например, путем механической деформации (механоэлекгреты), в процессе зарядки в поле коронного разряда (короноэлекгреты), при нагревании полимера в контакте с металлом (металлополимерные электреты), зарядкой путем трения (трибоэлекгреты). Электретный эффект обладает определенными особенностями в сегнетоэлектриках (сегнетоэлекгреты) и живых тканях (биоэлекгреты). Хемоэлекгреты получаются путем фиксации ориентированных в электрическом поле диполей и смещенных ионов.
Электретам свойственно длительно сохранять заряды разных знаков на противоположных сторонах образца, хотя со временем величина поверхностного заряда изменяется. Возможны три случая [47]: 1) гетерозаряд спадает со временем (до нуля или некой постоянной величины), 2) гетерозаряд спадает до нуля, превращается в гомозаряд, проходит точку максимума и стабилизируется, 3) гомозаряд достигает максимума и затем изменяется незначительно. Поведение диэлектрика с низкой диэлектрической проницаемостью зависит от величины поляризующего поля. В большинстве случаев гомозаряд образуется при Ер > 10 кВ/см.
Важным параметром, влияющим на качество электрета, является распределение зарядов по объему электрета в направлении, перпендикулярном заряженной поверхности [48,49]. Для определения распределения