CC BY
41
Р. Г. Саяпова (соиск.)1, А. Н. Чувыров (д.ф-м.н., проф.)2 ,
З. Х. Куватов (к.ф-м.н., доц.)3
Cиндиотактический 1.2-полибутадиен: диэлектрические свойства, допирование
1 Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра прикладной химии и физики 450080, г. Уфа, ул. Менделеева, 195; тел./факс (347) 2282511, е-mail: [email protected] Башкирский государственный университет,
2кафедра инженерной физики,
3кафедра общей физики 450074, г. Уфа, ул. Мингажева, 100; тел/факс (347) 2286278, е-mail: [email protected]
R. G. Sayapova1, A. N. Chuvyrov2, Z. Kh. Kuvatov3
Syndiotañtic 1.2-polybutadiene: dielectric properties, doping
1 Ufa State Petroleum Technological University 195, Mendeleyeva Str, 450080, Ufa, Russia; ph. (347) 2282511, е-mail: [email protected]
2,3 Bashkir State University 100, Mingazheva Str., 450074, Ufa, Russia; ph. (347) 2286278, е-mail: [email protected]
Представлены результаты исследования диэлектрических свойств синдиотактического 1.2-полибутадиена в двух его фазах без допирования и после допирования иодом. Молекула 1.2-СПБ является нейтральной (неполярной), поэтому проявляется лишь электронный механизм поляризации. В обеих фазах допант увеличивает е полимера вследствие образования комплексов с переносом заряда.
Ключевые слова: диэлектрическая проницаемость; допирование иодом; полимер; фазы; фактор потерь; частотная зависимость.
Синдиотактический 1.2-полибутадиен представляет значительный интерес благодаря способности находиться в равновесной и мета-стабильной фазах, существенно отличающихся по физическим и механическим свойствам. Полимер из термодинамической равновесной фазы может быть переведен путем деформации растяжения в долгоживущую метастабиль-ную фазу. В метастабильной фазе, из-за сильного рассеяния света в нем, он выглядит молочно-белым. Метастабильная структура отличается от равновесной большей степенью кристалличности (33%) и анизометричностью кристаллитов '.
С целью оптимизации применения 1.2-СПБ на практике, в данной работе исследованы диэлектрические свойства образцов с равновесной и метастабильной структурами без допирования и допированых иодом.
The results of studies of dielectric properties of syndiotactic 1.2-polybutadiene in its two phases without doping and after doping with iodine. Molecule of 1.2-SPB is neutral (nonpolar). Therefore, seen only electronic polarization mechanism. In polymer due to the formation of charge transfer complexes, e of the both phases of the polymer increases.
Key words: the dielectric constant; doping with iodine; polymer; phases; loss factor; the frequency dependence.
Относительная диэлектрическая проницаемость £ и фактор диэлектрических потерь (tg5) полимера определялись на Q-метре TESLA BM1137, действие которого основано на резонансном методе. В измерительной ячейке полимерная пленка полностью замещала фиксированное пространство между плоскопараллельными электродами. При этом переменное измерительное электрическое поле было направлено перпендикулярно поверхности полимерной пленки. В случае образцов с метастабильной структурой электрическое поле оказывалось перпендикулярным еще и направлению деформации растяжения. Измерения производились при фиксированной термостатом температуре 22.0 оС. Образцы допи-ровались путем их выдерживания в парах I в эксикаторе при комнатной температуре в течение 120 мин.
Дата поступления 17.01.11
Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. № 1
71
•-----•—Ml----------• •-•
2.6 —
О о oo оооо»-------------------oo-----------------о
2.4 —
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 |д f 7.5
Рис. /. Диэлектрические проницаемости 1,2-СПБ в термодинамически равновесной (#) и метастабиль-ной ( ) фазах в диапазоне частот электрического поля от 30 кГц до 30 МГц
Как видно из рис.1, диэлектрическая проницаемость недопированного 1.2-СПБ в его обеих фазах имеет невысокое значение и не зависит от частоты измерительного электрического поля. Отсюда следует, что в материале имеет место лишь механизм электронной и атомной поляризации, при которых
2
е = П2,
где п — оптический показатель преломления полимера.
Допирование полимера иодом увеличивает значение е и приводит к ее частотной зависимости, как в равновесной, так и в метаста-бильной фазе (рис. 2). Видно, что с повышением частоты / значение диэлектрической проницаемости полимера падает до значения е недопированных образцов, причем интенсивное уменьшение проницаемости е с частотой у полимера с равновесной структурой происходит при более низких частотах, чем у образцов с метастабильной структурой. Графики зависимости фактора диэлектрических потерь tg5 от частоты имеют максимумы, которые по оси частот совпадают с наиболее интенсивным спадом проницаемости е. По положению максимума потерь на частотной оси можно утверждать, что данный механизм поляризации имеет значительное время релаксации т. Значение т для полимера в равновесном состоянии оказалось больше, чем для метастабильного состояния.
Рис.2.Частотные изменения диэлектрической проницаемости e и тангенса угла потерь igSdo^poeaH-ного иодом 1,2 — СПБ: Д— равновесная фаза;
, — метастабильная фаза
Из приведенных результатов следует, что полимерная молекула 1.2-СПБ не содержит полярных атомных групп, отсюда, вклад ориентационного механизма поляризации отсутствует. В метастабильной фазе также проявляется только электронный и атомный механизм поляризации.
Эффект увеличения диэлектрической проницаемости полимера при допировании иодом можно объяснить тем, что при введении такого акцептора, как иод, на макромолекулах происходит образование комплексов с переносом заряда (КПЗ) типа полимер+иод 2-4. КПЗ вносят вклад в поляризацию вещества подобно ди-польным моментам полярных молекул.
Литература
1. Саяпова Р. Г., Чувыров А. Н., Куватов З. Х.// Научная перспектива.— 2010.— №11.— С.144.
2. Александрова Е. Л., Иванов А. Г., Геллер Н. М., Шаманин В. В.//Физика и техника полупроводников.— 2010.— Т.44, №5.— C.660.
3. Марихин В.А., Новак И. И., Кулик В. Б., Мяс-никова Л. П., Радованова Е. И., Белов Г. П.// Физика твердого тела.— 2002.— Т.44, №6.— С.1137.
4. Malinauskas A. A.// Polymer.— 2001.— V.42.— P. 3957.
72
Башкирский химический журнал. 2011. Том 18. Жя 1
