Электрофизические свойства полимерных композиционных материалов с сегнетоэлектрическими наполнителями

• Автор: Чмырева, Виктория Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Релаксационные свойства эпоксидных сетчатых полимеров

1.2 Электрические свойства полимеров

1.3 Сегнетоэлектрик как функциональный наполнитель

1.4 Температурные зависимости диэлектрических характеристик

сегнетоэлеюриков

1.5 Зависимость диэлектрических свойств сегнетоэлектриков от

частоты измерительного поля
1.6 Электропроводность сегнетоэлектриков
1.6.1 Электропроводность кислороднооктаэдрических сегнетоэлектриков
1.6.2. Электропроводность сегнетоэлектриков с упорядочивающимися
элементами структуры
1.7 Поверхностные слои сегнетоэлектриков
1.8 Межфазная поляризация в композиционных материалах
1.9 Факторы, влияющие на электрофизические свойства .
полимерных композитов
1.9.1 Влияние пористости композитов на их диэлектрические и
пьезоэлектрические свойства полимерных композитов
1.9.2 Влияние свойств полимерной матрицы на диэлектрические и
пьезоэлектрические характеристики полимерных композитов
1.9.3 Параметры, влияющие на поляризацию полимерных композиционных материалов
1. Применение композиционных полимерных материалов
1. Теоретические модели для расчета диэлектрических и
пьезоэлектрических свойств полимерных композитов
1. Выводы из обзора литературы и постановка задач исследования
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты исследования
2.1.1 Наполнители
2.1.2 Полимерные матрицы
2.1.3 Способы получения композиционных материалов
2.2 Методы исследования
2.2.1 Структурные исследования
2.2.2 Метод дифференциальной сканирующей калориметрии
2.2.3 Определение плотности приготовленных композитов
2.2.4 Измерения диэлектрических свойств на переменном токе
ГЛАВА 3 ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ И РАЗМЕРА ЧАСТИЦ
НАПОЛНИТЕЛЯ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ
3.1 Структурные исследования
3.2 Влияние размера частиц наполнителя
3.3 Влияние объемного содержания наполнителя
ГЛАВА 4 ВЛИЯНИЕ ТИПА И СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ,
А ТАКЖЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТОВ НА ИХ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
4.1 Влияние свойств полимерной матрицы
4.2 Температурный гистерезис диэлектрической проницаемости
полимерных композитов
4.3 Влияние способов получения полимерных композитов на их
диэлектрические свойства ИЗ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Разный характер температурного гистерезиса в композитах связан с упругими свойствами используемых полимерных матриц. Полученные в работе результаты и установленные закономерности поведения диэлектрических свойств композитов с сегнетоэлектриками в широком интервале частот и температур в зависимости от концентрации и размера частиц наполнителя, а также свойств полимерной матрицы и условий формирования композитов на основе разных полимерных матриц могут быть использованы в дальнейшем, как в фундаментальных исследованиях ПК, так и в разработке пьезо и пироматериалов с желаемым набором электрофизических и физикомеханических параметров. России, Звенигород, на IV Международной научной конференции Полимерные композиты, покрытия, пленки, Гомель, Беларусь, на IV Международном семинаре по физике сегнетоэластиков, Воронеж, на Международной научнотехнической конференции Полиматериалы , Москва, на III Всероссийской Каргинской конференции Полимеры, Москва, . По материалам диссертации опубликовано 8 публикаций в виде статей и тезисов докладов, перечень которых приведен в конце автореферата. Диссертация состоит из введения, 4 глав, перечня основных результатов и выводов, списка цитированной литературы из 8 наименований и содержит 5 страниц, рисунка и 3 таблицы. В литературном обзоре речь пойдет о ПК с сегнетоэлектрическими наполнителями, общей особенностью которых является усложнение зависимостей электрических свойств от количества каждого из введенных ингредиентов и их взаимосвязи. Вопрос о создании ПК с заданным комплексом свойств решается всегда выбором нужных компонентов с учетом их собственных свойств, а также выбором соответствующей технологии получения материалов. Поэтому ниже будут рассмотрены свойства полимеров и сегнетоэлектриков, а также факторы, влияющие на электрофизические свойства всего композита. Релаксационные свойства полимеров играют важную роль при выборе их в качестве матрицы и при разработке композиционных материалов. Рассмотрение релаксационных переходов в полимерах необходимо для понимания процессов, происходящих в наполненных композитах. Известно, что принципиальным отличием трехмерных полимеров от линейных является наличие химических узлов, практически не разрушающихся при умеренных температурах и нагрузках разрушение этих узлов ведет к разрушению полимера 1. Структура сетки химических связей, межмолекулярное взаимодействие и молекулярная подвижность проявляются в релаксационных свойствах полимера 2. Изучение релаксационных свойств возможно различными методами механическими, диэлектрическими, тепловыми 36. Все они основаны на смещении равновесия макромолекул или их частей и измерении времени установления равновесного состояния. Несмотря на то, что различные методы воздействуют на различные части макромолекул кинетические сегменты,
данные различных методов часто дают близкие результаты, поэтому их объединяют единым названием релаксационная спектрометрия 4. Наличие релаксационного процесса, т. БФсо08о01 т, 1. По мере понижения температуры, при которой появляется данный процесс, их принято обозначать буквами а, Р, у и т. Локальные релаксационные переходы реализуются в сетчатых полимерах в стеклообразном состоянии и связаны с мелкомасштабными движениями боковых групп и фрагментов основной цепи. Такие переходы относят к у и Р релаксационным процессам, причем к у релаксации относят более мелкомасштабные и соответственно более низкотемпературные переходы. С г 0 С, относится к медленным релаксационным процессам. Наиболее подробно этот процесс изучен в работе 7. Показано, что спектр движений этого процесса является суперпозицией по крайней мере двух перекрывающихся релаксационных процессов У1 и у2 с энергиями активации 5 и 6,5 ккалмоль, соответственно. Пику авторы относят к вращению эпоксидного кольца вокруг связи С С. Природа пика у2 не совсем ясна, но, повидимому, отражает наличие какихто мелкомасштабных дефектов структуры сетки. Р процесс наблюдается в зависимости от частоты измерения в области температур С ч 0С 2, 7.