При проведении измерений Епр полимеров следует иметь в ви­ду, что условия опыта могут иметь существенное значение. В случае технических испытаний ооычно применяются электроды, которые не обеспечивают однородности электрического поля и не исключа-

Рис. 7.21. Зависимость электрической прочности от температуры для поляр­ных полимеров (1 — полиметилметакрилат, 2 — полиамид)

Рис. 7.22. Зависимость максимальных значений £пр от температур стеклова­ния нптрильных каучуков

ют возникновения разрядов у краев электродов. При физических же исследованиях, как правило, обеспечивается однородность электри­ческого поля и исключается влияние краевых разрядов на значение пробивного напряжения.

Электрическая прочность полшмеров при повышении температу­ры обычно уменьшается. При этом имеет значение, в каком физиче­ском состоянии (стеклообразном или высокоэластическом) находит­ся пол Кхмер при измерении его Епр. Как видно из рис. 7.20, при низ­ких температурах £пр аморфного эластомера в три с лишним раза ниже, чем у кристаллического ПЭ. В то же время при высоких тем­пературах (вблизи 400 К) эта физическая величина для полимеров обоих видов практически одинакова. Для полярных полимеров Еир при низких температурах (вблизи 100 К) в несколько раз больше, чем у неполярных (рис. 7.21). При повышенных температурах (вблизи 400 К) это отличие существенно уменьшается.

Установлено, что при повышении модуля упругости (а следова­тельно, механической прочности) полимеров разного строения за­метно увеличивается и их Env. Увеличение межмолекулярного взаи­модействия полимеров без изменения их химического состава, по-

/

вышающее их Гс и модуль упругости, приводит* к существенному возрастанию Euv. Так, для бутадиен-нитрильны/эластомеров СКН - 18, СКН-26, СКН-40 (их Тс соответственно ра/ны 218, 231 и 241 К) £пр изменяется более чем в три раза (рис. 7.22).

Наиболее резкое уменьшение электрической прочности полиме­ров разного строения (см. рис. 7.20, 7.2Т) происходит в темпера­турных интервалах, где для аморфных дЬлимеров реализуются км-

Рис. 7.23 Рис. 7.24

Рис. 7.23. Зависимость электрической прочности полистирола от его молеку­лярной массы

Рие. 7.24. Зависимость электрической прочности полиэтилена от плотности образца

нетические переходы (стеклование — размягчение), а для кристал­лических полимеров — фазовые переходы (кристаллизация — плав­ление). В температурной области, характеризующейся относитель­ной подвижностью элементов структуры полимера, повышение тем­пературы сопровождается увеличением подвижности звеньев цеп­ных молекул, увеличением ориентационной поляризации и умень­шением £np.

С увеличением времени воздействия напряжения Euv сначала резко падает, а затем остается приблизительно постоянной, что мо­жет быть объяснено изменением механизма пробоя при достаточна большом времени воздействия напряжения (возможен переход к тепловой фазе пробоя). Увеличение молекулярной массы полиме­ра приводит к возрастанию его Еир (оно проявляется особенно чет­ко для образцов, имеющих узкое распределение по длинам макро­молекул). Это имеет место, например, для ПС, полученного путем дробного фракционирования предварительно деструктированных образцов (рис. 7.23).

Возрастание степени кристалличности (а следовательно, и плот­ности) полимеров приводит к некоторому увеличению их Env (рис. 7.24). Размер сферолитов оказывает на Епр такое же влияние, как и на техническую прочность (для полимеров с мелкосферолитной структурой обе эти величины больше, чем для полимеров, имею­щих сферолиты крупных размеров).

При введении ^аморфные полимеры низкомолекулярных плас­тификаторов £Пр обычно уменьшается. Измерение £Пр пластифици­рованного ПВХ, для которого реализуется тепловая форма пробоя*, показало, что при повышении температуры с увеличением содержа­ния в ПВХ диоктилфталата его £Пр уменьшается более резко.

Подобная картина сохраняется и для кристаллических полиме­ров в случае их внутрипа^чной пластификации, однако, когда низ­комолекулярное вещество играет роль межпачечного пластифика­тора, £ПР в широком интервале изменения концентрации пласти­фикатора после ее первоначального резкого уменьшения остается неизменной.

Большинство ненаполненных полимеров являются диэлектрика­ми, поэтому их электрические свойства в основном характеризуют диэлектрическими потерями и проницаемостью, удельным объем­ным и поверхностным сопротивлением, а также значением пробив­ного напряжения. Кроме того, для ряда полярных полимеров имеет место проявление электретного эффекта и термодеполяризации.

Измерение удельного поверхностного и объемного сопротивле­ний полимеров производится при постоянном напряжении в сла­бых электрических полях, а электрической прочности — в сильных полях.

Снятие температурно-временных зависимостей удельной элек­тропроводности (величины, обратной удельному сопротивлению) позволяет изучать особенности проявления кинетических и фазовых переходов в полимерах при действии слабых постоянных электри­ческих полей. Еще более перспективно для этих целей измерение температурно-частотных зависимостей диэлектрических потерь н проницаемости в слабых переменных электрических полях. В част­ности, по проявлению максимумов диэлектрических потерь при определенных температуре или частоте можно судить о возникно­вении подвижности тех или иных атомных групп или более круп­ных участков макромолекул. Это дает возможность установить взаи­мосвязь строения и свойств полимеров, что необходимо для созда­ния требуемых для техники материалов.

Полезным для исследования медленных релаксационных про­цессов оказывается и метод термодеполяризации. С его помощью, в частности, можно плодотворно изучать начальные стадии подвиж­ности сегментов макромолекул, проявляющейся в области стеклова­ния полимеров.