下载文档原格式
高聚物的电学性能一、几个基本概念1、高聚物的介电性：高聚物在外电场作用下由于分子极化将引起电能的贮存和损耗，这种性能称为介电性，通常用介电常数和介电损耗来表示。
2、分子的极化：在外电场作用下，电介质分子或者其中某些基团中电荷分布发生的相应变化称为极化，包括电子极化、原子极化、取向极化、界面极化。
3、介电常数（介电系数）：定义含有电介质的电容器的电容与相应真空电容器的电容之比为该电容器的介电常数e。
e是衡量电介质极化程度的宏观物理量，它可以表征电介质贮存电能的能力。
4、介电损耗：在交变电场中电介质消耗一部分能量而发热的现象称为介电损耗。
高聚物的介电损耗可分为电导损耗和偶极损耗，其中前者是非极性高聚物介电损耗的主要部分；后者是极性高聚物介电损耗的主要部分.5、介电击穿：在强电场中（107~108V/m),随着电压的升高，高聚物的电绝缘性能会逐渐下降，电压升高到一定数值时，高聚物中因有很大的电流通过而完全失去了绝缘性质，大量电能迅速释放，有时甚至伴随着物理破坏（如材料局部烧毁等），这些现象统称为介电击穿。
一、高聚物的导电特点1、材料导电原理：2、载流子：电子、空穴、正负离子3、材料的导电性与载流子的多少及其运动速度有关4、材料导电性的表示方法：电阻率(体积电阻率与表面电阻率）或电导率5、大多数高聚物导电性很低，属绝缘体，有部分高聚物具有半导体、导体的导电率聚合物的导电机理：导电载流子可以是电子、空穴、正负离子；无共轭双键的非极性高聚物主要是离子导电共轭聚合物、聚合物的电荷转移聚合物、聚合物的自由其-离子化合物和有机金属聚合物具有强的电子电导（表现为半导体或导体）。
二、表面电阻率和体积电阻率1、表面电阻率Rs：表征高聚物表面的导电性，规定为单位正方形表面上两刀形电极之间的电阻，单位为欧姆2、体积电阻率Rv:表征高聚物体内导电性，是体积电流方向的直流场强与该处体积电流密度之比，单位为欧姆*米3、三、高聚物的导电性与分子结构的关系1、饱和非极性聚合物具有最好的绝缘性2、极性高聚物的电绝缘性较饱和非极性聚合物差3、共轭高聚物是高分子半导体材料4、电荷转移络合物和自由基-离子化合物是高电子电导材料，通过电子给予体和电子接受体之间的电荷转移而传递电子导电5、有机金属聚合物：将金属原子引入聚合物主链，其电子电导增加四、影响高聚物导电性的因素1、分子量：分子量增加电子电导增加，离子电导下降2、结晶与取向：离子电导率下降，电子电导增加3、交联：离子电导下降，电子电导增加4、杂质：使绝缘高聚物导电性增加5、添加剂：如极性增塑剂、导电填料等可使导电性提高6、湿度：增加电导性（极性高聚物较显著）7、温度：温度升高导电性增加五、高聚物的静电现象1、静电现象：任何两种物质，互相接触或磨擦时，只要其内部结构中电荷载体的能量分布不同，在它们各自的表面就会发生电荷再分配重新分离后，每一种物质都将带有比其接触或磨前过量的正（或负）电荷，这种现象称为静电现象；2、高聚物在生产、加工、使用过种中常会带有大量的电荷，变成带电体，绝缘性的高聚物静电消除缓慢。
高聚物的导电性（1）高聚物的导电机理高聚物主要存在两种导电机理：①一般高聚物主要是离子电导。
有强极性原子或基团的高聚物在电场下产生本征解离，可产生导电离子。
非极性高聚物本应不导电，理论比体积电阻为1025Ω.cm，但实际上要大许多数量级，原因是杂质（未反应的单体、残留催化剂、助剂以及水分）离解带来的。
②聚合物导体、半导体主要是电子电导。
（2）导电性的表征对聚合物加一个直流电源时，通过的电流为表面电流和体积电流之和：相应地电阻也可以分为体积电阻和表面电阻为了比较不同材料的导电性，通常用电阻率表示。
体积电阻率（又称比体积电阻）（Ω.cm）表面电阻率（又称比表面电阻）（Ω）式中：s，，，分别为试样的面积、厚度、电极的长度和电极间的距离。
电阻率（未特别注明时指体积电阻率）是材料最重要的电学性质之一。
按将材料分为导体、半导体和绝缘体三类。
导体0～103Ω.cm半导体103～108Ω.cm绝缘体108～1018Ω.cm以上有时也用电导率表示，电导率是电阻率的倒数。
测定电阻率的方法是一个三电极装置（10-1），改变连接方式就可以测或。
图10-1三电极装置示意图（阴影部分为电极，为环形电极的周长）（3）影响导电性的因素①极性聚合物的导电性远大于非极性聚合物。
②共轭体系越完整，导电性越好。
③结晶度增大使电子电导增加，但离子电导减少。
④“杂质”含量越大，导电性越好。
⑤温度升高，电阻率急剧下降，导电性增加，利用这点可以测定，因为时～1/T曲线有突变。
（4）导电性高分子导电性高分子可分为以下三类。
①结构型：聚合物自身具有长的共轭大键结构，如聚乙炔、聚苯乙炔、聚酞菁铜等，通过“掺杂”可以提高导电率6～7个数量级，一个典型例子是用AsF3掺杂聚乙炔。
②电荷转移复合物：由电子给体分子和电子受体分子组成的复合物，目前研究较多的是高分子给体与小分子受体的复合物，如聚2-乙烯吡啶或聚乙烯基咔唑作为高分子电子给体。
碘作为电子受体，可做成高效率的固体电池。
聚合物的静电现象
任何两个固体，不论其化学组成是否相同，只要它们的物理状态不同，其内部结构中电荷载体能量的分布也就不同。
这样两个固体接触时，在固-固表面就会发生电荷的再分配。
在它们重新分离之后，每一固体将带有比接触或摩擦前更多的正（或负）电荷。
这种现象称为静电现象。
高聚物在生产、加工和使用过程中会与其他材料、器件发生接触或摩擦，会有静电发生。
由于高聚物的高绝缘性而使静电难以漏导，吸水性低的聚丙烯腈纤维加工时的静电可达15千伏以上。
电子从材料的表面逸出，需要克服原子核的吸引作用，它所需的最小能量可用功函数（即逸出功）来表征。
摩擦时电子从功函数小的一方转移到功函数大的一方，使两种材料分别带上不同的静电荷。
一些主要高分子的功函数及起电次序（tribo-electric series）见表10-1。
表10-1高聚物的摩擦起电序
物质在上述序列中的差距越大，摩擦产生的电量也越多。
一般认为摩擦起电序与一定关系，大的带正电，小的带负电。
有
静电一般有害，主要是：
（1）静电妨碍正常的加工工艺；
（2）静电作用损坏产品质量；
（3）可能危及人身及设备安全。
做聚合物分析测试找科标分析实验室。
