Временная зависиость температуры Т

E b a

Tgd

Т

Рис.8. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости и tgd полимерного диэлектрика.

Если отложить зависимости логарифма t (или логарифма частоты максимумов потерь) от обратной абсолютной температуры, то получим обобщенную карту релаксационных процессов для данного полимера.

lgf_макс

a b g

1/Т

Рис.9. Обобщенная диаграмма релаксационных процессов.

Зависимость для локальных релаксационных процессов спрямляются, а для a-релаксации зависимость имеет криволинейную форму. Экстраполяция зависимостей для локальных процессов на 1/Т=0 приводит к получению значений t_о=10^-12-10^-15 с, что соответствует частоте собственных колебаний элементов структуры. Попытка аппроксимировать зависимость для a-релаксации прямой и экстраполировать ее к 1/Т=0 приводит к значениям t_о порядка 10^-21 -

10^-25 с, что не имеет физического смысла, но является индикатором того, что наблюдаемая релаксация не локальная, а связана с сегментальной подвижностью.

Проведение измерений.

В основном существует два типа измерительной аппаратуры, реализующие резонансный метод и мостовой метод.

Электретно-термический анализ (ЭТА)

ЭТА состоит в предварительном изготовлении электрета из исследуемого образца полимера и в измерении тока термодеполяризации при постепенном повышении температуры электрета. Чаще всего изготавливают термоэлектрет путем нагревания образца в электрическом поле и приложении к нему поляризующего поля, после чего облразец охлаждают в электрическом поле. (см. рис.12).

После охлаждения напряжение отключают и к электродам подключают измеритель тока. В процессе поляризации в образце остается остаточная поляризация Ро=eоDeЕп. Если релаксационных процессов несколько, то Ро=e_оЕ_пSDe Нагревание образца с постоянной скоростью приводит к постепенному размораживанию подвижности ориентированных диполей, при этом во внешней цепи идет ток термодеполяризации ТДП. Площадь под максимумом тока ТДП пропорциональна De. Время релаксации (для данного, отдельного релаксационного процесса) можно рассчитать по формуле

t=Р(t)/i(t)

где Р(t) - оставшаяся в момент максимума t остаточная поляризация.

Эквивалентная частота измерений f=1/(2pt_макс). Энергию активации процесса релаксации можно рассчитать по формуле

W=RT²_макс/bt_макс

Метод ЭТА является самым чувствительным для идентификации переходов в полимерах. Так, если акустические методы в полиамиде-66 обнаруживают 3-5 переходов, то ЭТА 22 перехода. Благодаря высокой чувствительности метод называют иногда дактилоскопией полимеров.

Кроме характеристик релаксационных процессов, связанных с молекулярной подвижностью, метод позволяет идентифицировать и охарактеризовать процессы накопления и релаксации инжектированных зарядов

вследствие закрепления инжектированных носителей зарядов на глубоких и мелких ловушках. Определяют подвижность носителей, глубину и концентрацию ловушек и др. кинетические параметры.

Температурная зависимость e

Т_п

Т_к

Е_п