Поливинилиденфторид (фторлон-2, фторопласт-2, кайнар, дифлор-2000, солеф, пластимер).

Термопластичный полимер с относительной молекулярной массой от 80 тыс. до 200 тыс.

Температура плавления 160-170^оС, разлагается при температуре более 300^оС. Растворим в кетонах, диметилформамиде, диметилацетамиде, не растворим в воде. Атмосферо- и химостоек. Получается полимеризацией винилиденфторида.

Полимеры электропроводящие.

Отличаются замечательным сочетанием электрических свойств металлов с механическими и технологическими свойствами пластмасс.

Профессор университета в Санта-Барбаре, один из основателей фирмы

“UNIAX Corp.” Алан ХИГЕР по решению Фонда Эугенио Бальцана удостоен в 1996 году Премии Бальцана (300000 долларов) за пионерские работы по созданию электропроводящих полимеров и их применению в электронике [Chem. & Eng. News, 1995, №43, p.69. По: Химия и жизнь 21 век, 1996, №2, с.7].

Полиэтиленоксид (полиокс, алкокс).

Термопластичный полимер с относительной молекулярной массой от 100 тыс. до 6 млн.

Температура плавления 65-67^оС. Растворим в воде и многих органических растворителях. Выпадает из водных растворов при нагревании или введении солей. Получается полимеризацией этиленоксида.

Тефлон (фторлон-4, фторопласт-4, сорефлон, хостафлон, флюон).

Политетрафторэтилен , термопластичный полимер с относительной молекулярной массой от 20 тысяч до 10 миллионов. Плотность 2,15-2,24 г/см³, температура плавления 327^оС, температура разложения более 415^оС. Тефлон не растворяется в органических растворителях, атмосферо- и химически стоек. Применяется в производстве электроизоляционных плёнок, трубок, подшипников, протезов органов человека и т. д.

Цеолиты

Цеолитами (от греческого “цео” -кипеть и “литос” - камень) называют минералы, в состав которых входят катионы металлов (чаще всего первой и второй групп), анионы [SiO₄]^4-, [AlO₄]^5- и связанная вода.

Электреты

Электретный эффект был предсказан английским физиком О. Хевисайдом в конце ХIХ века: он высказал предположение, что в природе должны существовать “постоянно заполяризованные диэлектрики” (электрические аналоги постоянных магнитов) и назвал их электретами. А в 20-х годах японский физик М. Егучи получил первый электрет из смеси на основе карнаубского воска: расплав смеси выдерживался в электрическом поле до застывания и поле выключалось (такой электрет был назван термоэлектретом). Уже у первых электретов были обнаружены удивительные свойства: являясь источником постоянного электрического поля, они не являются источником тока; в закороченном состоянии (электрет оборачивается металлической фольгой) заряд сохраняется неизменным многие годы; у разных веществ (или при разных напряженностях электрического поля поляризации одного и того же вещества) на поверхности электрета образуется гетеро - (разноименные с электродами) или гомозаряды, причем через некоторое время знаки зарядов на противоположных сторонах электрета могут меняться на обратные; заряд электрета невозможно удалить соскабливанием, растворением поверхностного слоя или рентгеновскими лучами, т. к. его заряды располагаются по всему объему; если электрет разрезать пополам, то получится два электрета (аналог - разрезание постоянного магнита); при нагревании до определенной температуры во внешней цепи через наложенные электроды потечет ток (термоток деполяризации с одним или несколькими пиками, характерными для каждого типа электрета) и электрет разрядится.

Дальнейшие исследования привели к открытию еше более интересных свойств. Оказалось, что в электретное состояние диэлектрики переходят не только под действием нагревания и электрического поля. Так, фотоэлектреты получают при освещении фотопроводящих диэлектриков в электрическом поле, механоэлектреты - при механической деформации полимеров и нагревании, электроэлектреты - без нагревания, в электрическом поле, радиоэлектреты - путем облучения пучком электронов, трибоэлектреты - путем контактной электризации диэлектриков, криоэлектреты - при застывании раствора органического растворителя и смолы на подложке из полимера в электрическом поле, анодоэлектреты - образуются на аноде при электролизе в виде тонкой пленки, короноэлектреты - под действием коронного разряда, а так же хемоэлектреты, сегноэлектреты и др. Известны также биоэлектреты - образующиеся при самополяризации некоторых тканей живого организма. Стало очевидно, что электретное состояние такое же всеобщее состояние, присущее, по видимому, всем диэлектрикам, как и проводимость, поляризация и т. д.

Геометрия образцов электретов сильно влияет на величину их поляризации: она максимальна для очень тонких плоских дисков, уменьшается с ростом толщины диска и очень мала для цилиндров. Поэтому для получения разнообразных форм электретов с высоким потенциалом поляризации проще изготовлять их из пленки, пластин и т. п. Например, шарики, палочки и др., являющиеся источниками электрического поля, можно использовать при моделировании и в других исследовательских целях.Переменное электрическое поле: высокочастотное эл. поле как и ультразвук ускоряет деполяризацию (раскачивает диполи, облегчая их дезориентацию); при обработке до поляризации - ведет к образованию более стойких электретов.

Современные технологические способы получения электретов (обладающих электрическим полем напряженностью Е=500 В и более) основаны на поляризации полимерных пленок толщиной 10 - 50 мкм при температурах 50 -100⁰С в электрическом поле. Например, из фторопласта и полиэтилена (пат. Японии 52-238), поликарбоната (пат. Японии 52-11438), сополимера стирола и акрилонитрила (пат. Японии 52-11439), поливинилиденфторида (пат. США 4095020) и т. д. При изготовлении электретов оказалось выгодным растягивать пленку (получаются более стабильные электреты с высоким потенциалом) в сочетании: с нагреванием (заявка Японии 52-87472), обработкой в коронном разряде (а. с. 734901) и т. д. Непрерывным способом возможно также получение радиоэлектретов (пат. Японии 51-22632, 54-40758, 54-18384 и др.) и короноэлектретов(Англ. заявка 2002961). Интересен способ “размножения” электретов: на ранее изготовленный электрет со стороны положительного заряда накладывается фторопластовая пленка поливается сверху летучим полярным растворителем (ацетон, спирт) - после высыханияпленка (готовый электрет) снимается (пат. Японии 54-32153). Пат США 4067056 - непрерывный способ получения электретных пленок, обладающих пиро- или пьезоэлектрическими свойствами, в коронном разряде.

Япония и сейчас не утратила приоритетного положения в производстве и применении электретных пленок. Японские фирмы патентуют у себя в стане и за рубежом все новые и новые способы получения электретов. Вот некоторые, наиболее интересные из них. Для того, чтобы диполи (полимерные молекулы) легко и быстро ориентировались в наложенном внешнем электрическом поле предлагается, вместо традиционного расплавления полимера, растворять его в растворителе (патЯпонии 50-18560);

Для быстрого и безопасного введения заряженных частиц в пленку фирма “Сони” использует вместо радиоактивного излучения (или потока электронов) диффузию соды или поташа в слой пленки (Англ. пат. 1414978); для усиления электретных свойств предложен композиционный материал из полимера и керамического порошка на основе титаната свинца (пат. Японии 52-11439).

YIII. ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ

Дата добавления: 2015-10-29