热力学性质学习教案.pptx

会计学通过结构修饰(xiūshì)（衍生物、接枝、共聚）、掺杂诱导、乳液聚合、化学复合等方法人们又克服了导电高分子不溶不熔的缺点，获得可溶性或水分散性导电高分子，大大改善了加工性，使导电高分子进入实用领域。（一）聚合物电介质在外电场(diànchǎng)中的极化

非极性分子本身无偶极矩，在外电场作用下，原子内部价电子云相对于原子核发生位移，使正负电荷中心分离，分子带上偶极矩；或者在外电场作用下，电负性不同的原子之间发生相对位移，使分子带上偶极矩。这种极化称感应(gǎnyìng)极化，又称诱导极化或变形极化。感应极化产生的偶极矩为感应偶极矩，对各向同性介质(jièzhì)，与外电场强度成正比：

（9-1）

式中:称感应极化率；
为电子极化率；
原子极化率。

极性分子本身具有永久偶极矩，通常状态下由于分子的热运动，各偶极矩的指向杂乱无章，因此宏观平均偶极矩几乎为零。
当有外电场时，极性分子除发生电子极化和原子极化外，其偶极子还会沿电场方向发生转动、排列，产生分子取向，表现(biǎoxiàn)出宏观偶极矩。这种现象称取向极化或偶极极化（图9-1）。取向极化产生(chǎnshēng)偶极矩的大小取决于偶极子的取向程度，研究表明，取向偶极矩与极性分子永久偶极矩的平方成正比，与外电场强度成正比，与绝对温度成反比。即:极性分子沿电场方向转动、排列时，需要克服本身的惯性和旋转阻力，所以完成取向(qǔxiànɡ)极化过程所需时间比电子极化和原子极化长。尤其对大分子，其取向(qǔxiànɡ)极化可以是不同运动单元的取向(qǔxiànɡ)，包括小侧基、链段或分子整链，因此完成取向(qǔxiànɡ)极化所需时间范围也很宽。取向(qǔxiànɡ)极化时因需克服分子间相互作用力，因此也消耗部分能量。除上述三种极化外，还有一种产生于非均相介质界面处的界面极化。由于界面两边的组分可能具有不同的极性或电导率，在电场作用下将引起电荷在两相界面处聚集，从而产生极化。

共混、填充聚合物体系(tǐxì)以及泡沫聚合物体系(tǐxì)有时会发生界面极化。

对均质聚合物，在其内部的杂质、缺陷或晶区、非晶区界面上，都有可能产生界面极化。聚合物在外电场作用下贮存和损耗电能的性质称介电性，这是由于聚合物分子(fēnzǐ)在电场作用下发生极化引起的，通常用介电系数ε和介电损耗表示。当电容器极板间充满均质电介质时，由于电介质分子(fēnzǐ)的极化，极板上将产生感应电荷，使极板电荷量增加到（图9-2）。两个电容(diànróng)器的电容(diànróng)之比，称该均质电介质的介电系数ε，即电介质在交变电场中极化时，会因极化方向的变化(biànhuà)而损耗部分能量和发热，称介电损耗。

取向极化是一个松弛过程，交变电场使偶极子转向时，转动(zhuàndòng)速度滞后于电场变化速率，使一部分电能损耗于克服介质的内粘滞阻力上，这部分损耗有时是很大的。

对非极性聚合物而言，电导损耗可能是主要的。
对极性聚合物的介电损耗而言，其主要部分为极化损耗。极性电介质在交变电场(diànchǎng)中极化时，如果电场(diànchǎng)的交变频率很低，偶极子转向能跟得上电场(diànchǎng)的变化，如图9-3（a），介电损耗就很小。由此可见，只有当电场变化速度与微观运动(yùndòng)单元的本征极化速度相当时，介电损耗才较大。为了表征介电损耗，研究(yánjiū)在交变电场中介质电容器的能量损耗情况。我们(wǒmen)用“电阻”电流与“电容”电流之比表征介质的介电损耗：3、影响(yǐngxiǎng)聚合物介电性能的因素一般(yībān)认为偶极矩在0～0.5D（德拜）范围内属非极性的，偶极矩在0.5D以上属极性的。聚合物分子链活动能力对偶极子取向(qǔxiànɡ)有重要影响。（2）温度和交变电场(jiāobiàndiànchǎnɡ)频率的影响随着温度升高，介质(jièzhì)粘度降低，偶极子取向能力增大（因而增大），但由于取向速度跟不上电场的变化，取向时消耗能量较多，所以也增大。聚合物体系中加入(jiārù)增塑剂可以降低材料粘度，利于偶极子取向，与升高温度有相同的效果。电场频率(pínlǜ)的影响（3）杂质(zázhì)的影响4、聚合物介电松弛(sōnɡchí)谱根据时-温等效原理，介电松弛谱通常是固定频率下，通过(tōngguò)改变温度测得的。对于结晶和非晶聚合物，其介电松弛谱图形不同。研究表明，α峰与大分子主链链段运动有关(yǒuguān)，而β峰反映了极性侧基的取向运动。对于结晶态聚合物，介电松弛谱一般有α、β、γ三个损耗峰，α峰反映了晶区的分子运动，β峰与非晶区的链段运动有关，γ峰可能与侧基旋转或主链的曲轴(qūzhóu)运动相关。聚合物的介电松弛谱广泛地