Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Электреты: история и основные понятия 9
1.2 Образование электретного заряда в полимерных материалах 13
1.3 Релаксация зарядов и термоактивационные процессы в полимерах 16
1.4 Стабильность электретного заряда полимерных электретов 21
1.5 Влияние заряда на структуру и свойства 23
1.6 Применение электретов 25
1.7 Полимерные сегнетоэлектрики и композиции полимеров и сегнетоэлектриков 28
1.8 Методы оценки пространственного распределения заряда в электретах . 33
1.9 Многослойные электреты 3 6
1.10 Диэлектрическая поляризация полимеров 52
1.11 Многослойные полимерные пленки: технология и применение 53
1.12 Электрические явления в системе адгезив-субстрат 5 8
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Характеристика исходных веществ 65
2.2 Приготовление полимерных композиций и плёнок 73
2.3 Получение плёночных короноэлектретов 74
2.4 Методы исследования плёночных короноэлектретов 74
2.4.1 Определение толщины пленочного образца 74
2.4.2 Определение электрических свойств 74
2.4.3 Снятие ИК-спектров исследуемых образцов 75
2.4.4 Измерение диэлектрической проницаемости 76
ГЛАВА 3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Исследование электретных свойств композиционных электретов на основе полиэтилена и сегнетоэлектрика 77
3.2 Исследование характера распределения заряда по объёму короноэлектретов 96
3.3 Влияние электретного эффекта на адгезию полимерных композиций к металлам 104
3.4 Исследование электретного эффекта в двухслойных полимерных плёнках 106
ВЫВОДЫ 138
ЛИТЕРАТУРА 139
ПРИЛОЖЕНИЕ 148
Введение к работе
Актуальность работы. Области применения электретов -диэлектриков, длительно сохраняющих электрические заряды разного или одного знака, в последние десятилетия неуклонно расширяются. Электрические преобразователи тепловых, механических, акустических, оптических и др. сигналов, генераторы, фильтры, элементы узлов трения и герметизации, антикоррозионные покрытия, медицинские аппликаторы и эндопротезы суставов - вот далеко не полный перечень устройств и конструкций, где успешно используются электреты. Поэтому расширение спектра знаний в области технологий и регулирования свойств таких материалов является актуальным.
В то же время все больше наблюдается тенденция замены неорганических, трудно перерабатываемых материалов на органические полимеры для создания электретов. Особое внимание оказывается поиску новых электретных материалов, заключающемуся в получении полимерных композиционных материалов и композиционных конструкций. Например, преимуществами полимерных композиционных материалов является возможность относительно легкого управления их свойствами путем модификацией наполнителями различной природы, пластификаторами, красителями и другими добавками. К перспективным также относятся многослойные полимерные электреты, наличие слоистой структуры в которых способно привести к появлению особенностей, не характерных для однослойных материалов. В этом плане актуальность разработок электретов на основе сравнительно дешевого и крупнотоннажного полиэтилена безусловна.
Целью работы явилась разработка электретных материалов с высокими и стабильными характеристиками на основе полиэтиленовых композиций.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- изучить проявление электретного эффекта в композициях полиэтилена с дисперсными сегнетоэлектрическими наполнителями и проследить влияние технологических параметров получения композиций из исследуемых материалов на их электретные характеристики;
- оценить и смоделировать распределение инжектированного заряда по объему диэлектрика, после его электретирования в поле коронного разряда;
- изучить электретные свойства двухслойных плёночных материалов и оценить влияние нижнего слоя на величину и стабильность их электретных характеристик.
Научная новизна работы. Изучены особенности проявления электретного эффекта в полимерных композиционных короноэлектретах на основе полиэтилена с дисперсными сегнетоэлектрическими наполнителями. Достижение больших и стабильных электретных свойств композиций, достигается при их получении с температурой предварительного нагрева выше температуры плавления полимера и точки Кюри сегнетоэлектрика и охлаждении в поле коронного разряда. Разработана методика оценки распределения заряда по объему диэлектрика, заключающаяся в измерении электретных свойств двухслойных материалов до и после удаления верхнего слоя с помощью растворителя. Обнаружен эффект влияния нижнего слоя двухслойного короноэлектрета на его электретные свойства.
Практическая ценность работы. По результатам работы предложены электретные материалы с высокими и стабильными электретными характеристиками, которые могут найти применения в традиционных областях использования электретов.
Апробация работы. Результаты работы доложены на Юбилейной научно-методической конференции «III Кирпичниковские чтения» (г. Казань, 2003), X, XII и XIII Всероссийских конференциях «Структура и динамика молекулярных систем» (Яльчик, 2003, 2005 и 2006 гг.), XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии» (г. Казань, 2003 г.), III и V Молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки» (г. Н. Новгород, 2004 и 2005 г.), Международной конференции «Композит-2004» (г. Саратов, 2004 г.), Международной научно-технической и методической конференции «Современные проблемы технической химии» (г. Казань, 2004 г.), 11-й Международной конференции студентов и аспирантов «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (г. Казань, 2005 г.), II Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (г. Санкт-Петербург, 2006 г.), Молодежной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки и образования» (г. Зеленодольск, 2006 г.), VI Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (г. Кисловодск, 2006 г.), III Всероссийской научной конференции с международным участием «Физико-химия процессов переработки полимеров» (г. Иваново, 2006 г.), Международной молодежной научной конференции «XIV Туполевские чтения» (г. Казань, 2006 г.), Четвертой Всероссийской Каргинской конференции «Наука о полимерах 21-му веку» (г. Москва, 2007 г.), научных сессиях Казанского государственного технологического университета (Казань, 2003-2007 гг.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 1 статья в центральном журнале, 9 статей в сборниках научных трудов и материалах конференций, 20 тезисов докладов на научных конференциях и сессиях.
Благодарность. Соискатель благодарит канд. техн. наук, доц. Галиханова М.Ф. за активное участие в планировании, выполнении и обсуждении работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав и выводов. Работа изложена на 148 страницах, содержит 56 рисунков, 19 таблиц и список литературы из 103 ссылок.
