Chương 3: Tính chất vật lý đặc trưng của polymer
3.9.2 thẩm điện môi và tổn thất điện môi của polymer
Độ thẩm điện môi ε’ của chất xác định bằng dung lượng của tụ điện chứa đầy điện môi với dung lượng của tụ điện chân không. Các polyme đặc trưng bằng sự chuyển động độc lập của các đoạn mạch bao gồm một số mắc xích gọi là segmen. Song ngoài sự chuyển động của các segmen, còn có sự chuyển động của những đơn vị động học có độ lin động hơn và nhỏ hơn. Các đơn vị động học này có thể là mạch nhánh hay hay nhóm nguyên tử riêng của mạch, chẳng hạn các nhóm thế phân cực chuyển động độc lập.
Nếu nhóm polyme có chứa các nhóm phân cực đặt trong trường điện thì ở một tỷ lệ xác định của thời gian hồi phục và tần số trường, sẽ quan sát được sự định hướng của các segmen và các đơn vị động học gây ra một giá trị xác định độ thẩm điện môi và độ tổn thát điện môi.
Độ thẩm điện môi liên quan với quá trình phân cực, nghĩa là với sự hình thành mômen điện trong đơn vị thể tích của điện môi trong điện trường. Mômen điên của đơn vị thể tích bằng tổng hình học của mômen lưỡng cực trong thể tích.
Độ tổn thất điện môi là phần năng lượng của trường điện mất đi trong điện môi dưới dạng nhiệt.
Sự tổn thất điện môi bao gồm 2 loại.
Thứ nhất là tổn thất lưỡng cực đàn hồi: liên quan tới sự quay của mắc xích hay nhóm mắc xích trong trường điện. Sự quay này xảy ra theo thời gian ( thời gian phục hồi). Sự tổn thất lưỡng cực- đàn hồi phụ thuộc vào cấu trúc hoá học của polyme, trong đó tương tác nội và giữa các phân tử, cũng như độ linh động của các mắc xích và thời gian hồi phục có ảnh hưởng rất lớn. Độ tương tác nội và giữa các phân tử càng lớn, độ linh động của mắc xích càng nhỏ, nhiệt độ cực đại tgδ càng cao và thời gian phục hồi càng lớn.
Thứ 2 là tổn thất lưỡng cực - gốc: gây ra bởi sự chuyển động của các nhóm thế phân cực ( gốc phân cực ). Đặc trưng của tổn thất lưỡng cực- gốc là già trị tgδ và thời gian hồi phục thực tế khác nhau. Chẳng hạn như sự tổn thất lưỡng cục gốc của polymetylmetacrylat gần 7 lần, lớn hơn polyvinylaxetat tuy vùng cực đại nằm thấp hơn 60oC.
Sự tổn thất điện môi cũng phụ thuộc vào tính điều hoà phân tử, độ kết tinh của polyme. Cấu trúc điều hoà của mạch liên quan tới sự thây đổi tính chất hồi phục của Polyme. Chẳng hạn như sự tổn thất lưỡng cực của polymetylmetacrylat syndiotactic và atactic hầu như trùng nhau trong giới hạn rộng. Trong đó polyme syndiotactic quan sát được sự chuyển vùng tổn thất lưỡng cực – đàn hồi về phía nhiệt độ cao hơn do có khó khăn chuyển động các segmen của mạch syndiotactic so với atactic. Sự tổn thất lưỡng cực - gốc liên quan tới độ linh động cua mạch nhánh thực tế là giống nhau.
Sự hình thành tổn thất lưỡng cực - đàn hồi và lưỡng cực – gốc liên quan tới độ linh động của các đơn vi động học của mạch polyme. Vì thế các nhân tố xác định độ linh phân tử, như sự định hướng của mạch polyme và bó, sự khâu mạch, tác dụng của chất phụ thấp phân tử như chất hoá dẻo…, đều có ảnh hưởng tới sự tổn thất điện môi của polyme.