Природа электретного состояния в пленках и волокнитах на основе полипропилена и полиэтилентерефталата

• Автор: Кожевникова, Ника Олеговна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Глава 1. Электрофизические свойства и особенности электретного состояния в полимерных материалах на основе полипропилена и полиэтилентерефталата (обзор литературы)
1.1. Общие сведения о молекулярном строении и электрофизических свойствах полимеров
1.2. Молекулярное строение и основные электрофизические свойства пленок полипропилена

1.3. Молекулярное строение и основные свойства пленок полиэтилентерефталата

1.4. Полимерные волокниты и особенности электретного состояния волокнитов

Выводы к главе

Глава 2. Техника и методика эксперимента

2.1. Термостимулированная релаксация поверхностного потенциала (ТСРП)

2.2. Экспериментальная установка для исследования ТСРП

2.3. Исследование градиента температур, возникающего в пленках и волокнитах при одностороннем нагревании образца

2.3.1. Пленка в вакууме

2.3.2. Волокнит в воздушной среде
2.3.3. Сравнение теоретической модели с экспериментом
2.3.4. Рекомендации по учету градиента температур при обработке экспериментальных данных ТСРП и ИТРП
в волокнитах
2.4. ИК-спектроскопия
2.5. Дифференциальная сканирующая калориметрия, дифференциально-термический анализ
Выводы к главе

Глава 3. Исследование электретного состояния в пленках и волокнитах
полипропилена
3.1. Термостимулированная и изотермическая релаксация поверхностного потенциала в пленках ПП
3.1.1. Экспериментальные данные для положительно и отрицательно заряженных образцов и разных скоростей нагрева
3.1.2. Версии энергетического распределения ЭАД по методу регуляризации
3.1.3. Механизм релаксации электретного состояния
3.2. Исследование электретного состояния в волокнитах ПП
3.2.1. Спады ТСРП и версии энергетического распределения ЭАД
3.2.2. Механизм релаксации электретного состояния
3.2.3. ИК-спектры пленок и волокнитов
3.2.4. Данные ДСК и ДТА
Выводы к главе
Глава 4. Исследование электретного состояния в пленках и волокнитах
полиэтилентерефталата
4.1. Термостимулированная и изотермическая релаксация поверхностного потенциала в пленках ПЭТФ
4.1.1. Экспериментальные данные для положительно и отрицательно заряженных образцов и разных скоростей нагрева и версии энергетического распределения ЭАД
4.1.2. Механизм релаксации электретного состояния
4.2. Исследование электретного состояния в волокнитах ПЭТФ
4.2.1. Экспериментальные данные ТСРП и версии энергетического распределения ЭАД
4.2.2. Механизм релаксации электретного состояния
Выводы к главе
Заключение
Библиографический список

За последние несколько лет в материаловедении образовалась новая сфера, предметом изучения которой являются структура и свойства электретных материалов, используемых в технике, медицине, биотехнологии и других отраслях. Данная область характеризуется специфическими методами экспериментальных исследований, основанными на измерении переноса заряда, поляризации и деполяризации диэлектриков, включает в себя оригинальные методики и физико-математический аппарат, где концентрируются понятия, существующие на стыке нескольких естественных и технических дисциплин.
Среди электретных материалов особое место занимают волокниты, в частности, волокниты, получаемые путем экструзии расплава полимера потоком сжатого газа (технология «melt-blowing»). Данные материалы характеризуются развитой поверхностью, необычными физико-химическими свойствами и находят широкое применение в качестве фильтрующих материалов. Респираторы на основе электретов характеризуются малым перепадом давления при высокой скорости фильтрации и превосходят по эффективности механические фильтры. Эффективность электретного фильтра повышается при обработке его в коронном разряде, поэтому исследование электретного состояния волокнитов представляется актуальным.
Стабильность электретного состояния, кинетические параметры полимерных волокнитов отличаются от пленок того же полимера. Как показывает анализ материалов последних электретных симпозиумов (ISE-9, Шанхай-1996, ISE-10, Дельфи-1999, ISE-11, Мельбурн-2002, ISE-12, Сальвадор-2005), причина этого явления недостаточно изучена. Представляет также интерес выяснение полярности полимерного материала на характер электретного состояния.
Наиболее перспективным методом изучения электретного состояния волокнитов является метод термостимулированной релаксации

уменьшение tg8 при 110-120 °С (а-переход) связано с уменьшением подвижности кинетических единиц цепных макромолекул вследствие начала кристаллизации.
По мнению Михайлова и Сажина [41] при температурах ниже температуры р-перехода диэлектрические потери являются дипольно-радикальными, т.е. связаны с тепловым движением небольших участков, типа монозвеньев и радикалов. Для аморфного полиэфира при более высоких температурах дипольноэластические потери связаны с тепловым движением сегментов.
О превращениях физической структуры ПЭТФ можно проследить по зависимости удельной теплоемкости от температуры. При температурах 60-80 °С более быстрое возрастание удельной теплоемкости свидетельствует о заметном увеличении подвижности структурных элементов макромолекул, приобретающих подвижность, достаточную для образования кристаллитов при температуре около 100 °С и выше. Новое возрастание удельной теплоемкости в интервале температур 220-270 °С связано с плавлением кристаллического полиэфира.
Все эти процессы сопровождаются выделением или поглощением энергии. Об этом можно судить по дифференциальным кривым нагревания (рис. 1.16) [42]. При равномерном повышении температуры нагревателя температура образца изменяется неравномерно. Это объясняется тем, что при нагревании полиэфир последовательно претерпевает превращения, протекающие с поглощением тепла (участи кривой А и В) и с выделением тепла (процесс, характеризующийся участком Б). Эндотермический процесс в области А протекает, начиная с 77-80°С, и заключается в переходе полимера из стеклообразного в эластическое состояние без фазового превращения. Этот процесс, называемый расстекловыванием (при охлаждении - стеклованием), соответствует [3-переходу.