Устройство для поляризации полимерных тел

Устройство для поляризации полимерных тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„,SUÄÄ 448368 А1

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д11 4 Н 01 0 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

tlPH ГКНТ СССР (89) DD 141881 (21) 7770964/24-21 (22) 05.12.79 (31) WP Н 01 G/210275 . (32) 29. 12. 78 (33) DD (46) 30.12.88. Бюл. Р 48 (71) Академие дер Виссеншафтен дер ДДР (Щ)) (72) Руди Данц, Буркхард Эллинг, Вольфганг Старк, Вольфганг Шварц н Кристиан Рушер (DD) (53) 621,315 ° 6(088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ

ПОЛИМЕРНЫХ ТЕЛ, содержащее источник импульсного напряжения с клеммами для подключения к металлизированным обкладкам полимерного тела и блок управления температурой полимера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в цепь заряда дополнительно включен конденсатор, емкость которого превышает емкость между обкладками неполяризованного полимерного тела.

1448368

Изобретение относится к устройствам, позволяющим полу пить необходимую степень поляризации полимерных тел.

Известно устройство, используемое для поляризации ..полимерных тел в сильных электрических полях, реализуемая при этом напряженность поля поляризации составляет 0,6 MB/см и является слишком малой для эффективной поляризации как при высоких, так и при низких температурах. Данное

4 устройство содержит источник импульсного напряжения, измеритель напряжения H блок управления температурой, Недостатком известного устройства является малая эффективность поляризации полимерных тел за счет использования сложных технических средств, а также отсутствия контроля и управления процесса протекания поляризациие

Целью изобретения является повы- 25 шение эффективности поляризации лов

Ь лимерных тел за счет осуществления контроля и управления над протека— нием процесса поляризации, путем включения в цепь заряда дополнительного конденсатора, емкость которого превышает емкость между обкладками неполяризованного полимерного тела.

В процессе поляризации применяется высоковольтный дополнительный

35 конденсатор, поцключенный последовательно в цегь заряда, Емкость С дополнительного конденсатора выбирается так, что С >ð С (по крайней мере на один порядок), причем С означает емкость металлизированного с обеих сторон полимерного тела. В таких условиях в,начале процесса поляризации почти полное поляризационное напряжение U, начальное значение которого должно соответствовать напряженности не менее

4000 кВ см, падает на полимерном теле и вызывает ориентацию полярных групп молекул в полимерном теле в направлении приложенного электрического поля. В ходе поляризации происходит при оптимальном выборе емкости С последовательного конденсатора перераспределение. поляризационно)5 го напряжения U> с полимерного тела на последовательный конденсатор, так,. что даже при экстремально больших значениях для VI, не может быть эле— ктрического пробоя в полимерном теле, Поляризация проводится предпочтительно при температурах Т, для которых

Т< > 3 Т „ (Т вЂ” температура плавления данного полимерного тела), причем Up остается приложенным до тех пор, пока полимерное тело с помощью охлаждения не охладится до комнатной температуры или минимально до 20 -30 С ниже

Т>. Продолжительность поляризационного процесса составляет 10-300 с. Между дополнительным конденсатором и полимерным телом происходит кибернетическое взаимодействие, Чем быстрее возрастает поляризация в полимерном теле, тем короче время приложения полного напряжения U> к полимерному телу. Когда степень поляризации достигла своего максимального значения, перераспределение напряжения на последовательный конденсатор закончено, и к полимерному телу приложено напряжение, при котором не может быть электрического пробоя, Поэтому возможно и при температурах Тр, когда при применении относительно высбких напряжений до сих пор всегда происходили электрические пробои, поляризовать с высокими напряженностями полей, не ожидая электрических пробоев из-за кратковременности действующего импульса напряжения. Кроме того, дополнительный конденсатор обладает токоограничительным эффектом, если в процессе поляризации произойдут пробои в полимерном теле.

Пример 1. Поляризация фторполимеров. Существующая преимущест-. венно в модификации 1 одноосно ориентированная поливинилиденфторидная пленка толщиной 0,010 мм металлизируется с двух сторон напылением алюминия (1,0 см круглой площади) и нагревается до температуры поляризации в 140 С, Использованный при поляризации дополнительный конденсатор имеет емкость 10 нф, что превы— шает больше чем на один порядок ем— кость необработанной полимерной пленки. После включения поляризационного напряжения 5 кБ напряжение UII на дополнительном конденсаторе в течение оцной минуты возрастает больше чем на 2,5 кБ, так что в цальнейшем процессе поляризации прилагаемое к образцу напряжение составляет меньше

2,5 кВ. В начале поляризации почти

1448368

Пример 2. Поляризация полиакрилнитрила:

При поляризации полиакрилнитрила исходят из высокаориентированных пленок (одноосна ориентированных) толщиной 0,010 мм (металлизираванная площадь 1 см ). .Емкость последовательного конденсатора составляет в этом случае 5 нф, поляризацианное напряжение 5 кВ. Поляризация правов дится при 120 С па описанному режиму. Полученный пироэлектрический коэффициент составляет 4 нК/см К.

45

Составитель Т. Цекина

Техред Л. Олий:."=:х Корректор Э. Ланчакава

Редактор Н. Горват

Заказ 6849/54

Тираж 746

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 полное поляризационное напряжение приложено к образцу и вызывает ориентацию диполей. После пятиминутной поляризации образец охлаждают до комнатнои температуры, сохраняя при

5 этом напряженность поля. В результате этого процесса поляризации поливинилденфторидная пленка получает пьезоэлектрический коэффициент 8 « 10

«10 ед. СГСЭ и пироэлектрический коэффициент 8 нК/см ° К.

При поляризации двухосно ориентированной поливинилиденфториднай плен— ки (металлизированная площадь 0,8 см )15 толщиной 0,006 мм прилагают поляризационное напряжение 2,5 кВ при

130 С, используя тот же самый дополнительный конденсатор. Поляризация может быть проведена без электрического пробоя (пьезоэлектрический коэффициент 5 ° 10 ед. СГСЭ, пироэлектрический коэффициент 4 нК/см -К).

Поляризация поливинилфторидных 25 пленок толщиной 0,015 мм (металлизированная площадь 1 см2) требует последовательного конденсатора емкостью 1 нф. Температура поляризации о составляет 110 С, а поляризационное З0 напряжение 6 кВ. В результате поляризации в этом случае получился пираэлектрический коэффициент 2 нК/см К, FI р и м е р 3. Поляризация полиамидав. Одноосно ориентированная полиамидная пленка на основе полиамида - 11 толщиной 0,010 мм металлнзируется с двух сторон алюминием (металлизированная площадь 1 см ).

Температура поляризации составляет

120 С, прилагается поляризационное напряжение 5 кВ. Емкость последовательного конденсатора составляет

5 нф. Пленку поляризуют 5 мин и затем охлаждают в электрическом поле до комнатной температуры.

В тех же условиях поляризации были также поляризованы полученные из

2Х-ного раствора в муравьиной кислоте пленки (талщиной 0,010 мм) на основе полиамнца — 7 и полнамида - 55.

Перед поляризацией пленки подвергались 4-кратной вытяжке и затем металлизации алюминием (плащадь 0,8 см ).

Пироэлектрические коэффициенты составляют 2 нК/см ° К для полиамида

11 и 3 нК/см ° К для полиамидав—

55 и — 7.

Предлагаемое устройство может без пробоев проводить поляризацию с экстремально высокими напряженностями полей. Поляризованные полимерные тела отличаются пьезо- и/или пироэлектрическими коэффициентами, значения которых выше средних, Устройство реализуемо простыми средствами. Продолжительность поляризации лежит в интервале ат нескольких секунд да нескольких минут. Предлагаемое устройство может эффективно применяться преимущественно при поляризации полимерных тел в виде пленки или фольги, имеющих полярные группы в первичной структуре молекул. В качестве таких полимеров могут быть использованы галогенираванные винилполимеры, полиэфиры и полиамиды, палиуретаны, полнмо- . чевины, палиакриланитрил и поликарбонаты.