ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

RESEARCH OF DIELECTRIC CHARACTERISTICS OF POLYMER MATERIALS

Diana Dugieva

Student of the Faculty Physics and Mathematics

Ingush State University,

Russia, Magas

Magomed Batyzhev

Senior lecture, Ingush State University,

Russia, Magas

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена изучению и описанию диэлектрических характеристик полимерных материалов. Цель данной работы подробно выяснить их зависимость от различных факторов, познакомить с методами определения их электрических свойств.

ABSTRACT

This article is devoted to the study and description of the dielectric characteristics of polymer materials. The purpose of this work is to clarify in detail their dependence on various factors, to acquaint with methods for determining their electrical properties.

Ключевые слова: полимеры, композиты, нанокомпозиты.

Keywords: polymers, composites, nanocomposites.

Введение

Развитие и исследование композиционных полимерных материалов с разными физическими свойствами приобретают большую популярность ввиду того, что расширяется их применение в электронной промышленности, медицине, электротехнике и т.д.

Композиты с полимерной матрицей (англ. polymer composites) —это  композиты, в которых матрица представляет собой высокомолекулярное соединение.

В качестве матрицы при создании композиционных материалов этого типа используются полимеры различных типов: термопласты (полиолефины, алифатические и ароматические полиамиды и др.), реактопласты (фенопласты, эпоксидные, полиэфирные, кремнийорганические и др. полимерные связующие), эластомеры (вулканизированный натуральный, бутадиен-нитрильный, бутилкаучук и др. каучуки). Использование наполнителей позволяет изменить электромагнитные, механические, физико-химические характеристики исходного полимера, а, в некоторых случаях снижать стоимость конечного композита по сравнению со стоимостью полимера за счет применения наполнителя, который дешевле полимера, например, мела.

Полимерные нанокомпозиты представляют собой особый класс полимерных композиционных материалов. В качестве добавки к полимерной и морфологии отдельных элементов. Отличительной особенностью этих наполнителей является размер составляющих их элементов (частиц, пластин, волокон и т. д.), который предпочтительно должен быть менее 100 нм.

Свойства композитов этого типа могут изменяться при небольших изменениях концентрации наполнителя из-за его большой удельной поверхности и межмолекулярного взаимодействия с полимером. В настоящее время активно разрабатываются новые методы получения и исследуются свойства разных полимерных нанокомпозитов . Органическая матрица определяет пластичность композита, его адгезивные свойства, биосовместимость; влияет на прочность, стабильность цвета и степень полимеризации композита.

Резиновая смесь широко известна на основе высокомолекулярного метилвинилсилоксанового каучука, просила, полуусиливающих наполнитей, порошкового кварца, антиструктурирующего агента-кремнийорганического соединения вулканизующего агента – органической пероксид, производимый производством кремнийорганических эластомеров. Однако вулканизация этой резиновой смеси слабы к действию топлива, масел, органических растворителей. Всё это сводит их практическое применение в ряде областей техники, где требуется высокая маслобензостойкость.

Поливинилхлорид  (ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др.) — бесцветный прозрачный пластик, термопластичный полимер винилхлорида. Отличительной особенностью является химическая стойкость к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не воспламеняется на воздухе и обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагревостойкость: +66 °C.

Молекулярная масса 9—170 тыс.; плотность — 1,35—1,43 г/см³. Температура стеклования — 75—80 °C (для теплостойких марок — до 105 °C), температура плавления — 150—220 °C. Теплопроводность — 0,159 Вт/м·К.  Трудногорюч. При температурах выше 110—120 °C склонен к разложению с выделением хлористого водорода HCl. При внесении в пламя придаёт ему зеленоватый оттенок ввиду присутствия хлора [1].

Растворяется: в циклогексаноне тетрагидрофуране, дихлорэтане, ограниченно-в бензоле, ацетоне. Не растворяется в воде, спиртах, углеводородах, (в том числе бензине и керосине). Устойчив к действию кислот, щелочей, растворов солей, жиров, спиртов, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Предел прочности при растяжении — 40—50 МПа, при изгибе — 80—120 МПа. Удельное электрическое сопротивление — 10¹² — 10¹³ Ом·м. Диэлектрическая проницаемость (при 50 Гц) — 3,5.

Тангенс угла потерь порядка 0,01—0,05.

Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, которые характеризуются эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Таблица 1.

Физические характеристики полимеров

Экспериментальная часть

Результаты исследования диэлектрической проницаемости и тангеса угла диэлектрических потерь полимеров.

Таблица 2.

Синтетический каучук

Таблица 3.

Поливинилхлорид

Таблица 4.

Резиновая смесь

Таблица 5.

Композитор 3.

Таблица 6.

Композитор 4.

Заключение

Термин «полимерные материалы» объединяет класс синтетических материалов с разными технологическими, физическими, эксплуатационными и потребительскими свойствами, очень значительный по объему и обширный по способам использования и номенклатуре. В наше время полимерные материалы применяются во всех отраслях промышленности, сельского хозяйства, давая комфортную жизнь людям.

Полимеры - это материалы с очень ценными диэлектрическими свойствами. В последнее время в разных отраслях промышленности получили распространение полимерные изделия радиотехнического назначения, сочетающие высокую ударную вязкость с хорошими диэлектрическими свойствами.

В настоящей экспериментальной работе, исследованы диэлектрические характеристики полимерных материалов и получены интересные результаты, требующие дальнейшего изучения в свете существующих теорий.

Список литературы:

1. Епифанов Г.И. Физика твердого тела: учебное пособие , 4-еизд., стер.-СПб; Издательство Лань , 2011г.
2. П.В. Павлов, А.Ф. Хохлов. Физика твердого тела , 1882 г.
3. Методические указания лабораторных работ. Ахриев А.С., Батыжев М.Б., Мержоева Т.М. Магас 2010 г.