ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разрушение полимеров под действием частичных разрядов из "Электрические свойства полимеров Издание 3" Под действием частичных разрядов развивается эрозия полимера (разрушение его с поверхности), исследование которой проводят с использованием специального устройства — ионизационной ячейки,. Пленка помещается в газовый зазор между двумя стеклянными пластинами, к наружной поверхности которых прикреплены металлические электроды. [c.167] При непосредственном действии разрядов на полимерную пленку в среде, содержащей кислород, происходит уменьшение толщины ht, массы gt и пробивного напряжения Ut пленок почти линейно с течением времени (рис. 111). При косвенном действии продуктов разрядов (вне зоны разряда) толщина и масса пленки не изменяются, а пробивное напряжение незначительно снижается (рис. 111), очевидно, за счет уменьшения электрической прочности пленки в результате реакций с продуктами разряда — озоном и оксидами азота. Наконец, если испытания проводятся в среде тщательно очищенного азота, то тогда толщина, масса и пробивное напряжение практически не изменяются, несмотря на достаточно интенсивные разряды (рис. 112). [c.167] Для выяснения роли бомбардировки пленок полимера заряженными частицами в зоне разряда размещались два образца пленки полиэтилена, причем поверхность пленки одного образца была перпендикулярна, а другого — параллельна направлению движения частиц в разряде [4, с. 100]. Результаты опыта показали (рис. 113), что скорость эрозии dgt/dt в первом случае оказывается примерно в 30 раз больше, чем во втором. Таким образом, толщина, масса и пробивное напряжение полимерных пленок интенсивно уменьщаются со временем только в условиях непосредственного действия разрядов перпендикулярно поверхности пленки прн достаточном доступе кислорода в зону разряда. [c.168] В соответствии с приведенными экспериментальными данными процесс эрозии полимерных пленок под действием частичных разрядов может быть объяснен на основе гипотезы Хоугена эрозия пленки происходит в результате окисления макрорадикалов, возникающих в полимере при бомбардировке электронами или ионами из зоны газового разряда. [c.168] Поскольку величина / характеризует ток заряженных частиц, бомбардирующих поверхность полимерной пленки, то нетрудно оценить из сравнения I и у количество полимера, разрушаемого в среднем в расчете на пару частиц (электрон и ион) в расчете на 1 Кл электричества разрушается, согласно экспериментальным данным, приблизительно 2,02,5 мг полиэтилена. В расчете на 1 электрон (или точнее на одну пару частиц — электрон и ион) разрушается сегмент молекулы полиэтилена, состоящий из 7—8 мономерных единиц. Это свидетельствует о том, что окисление полиэтилена, инициируемое действием разрядов, происходит по цепному механизму образование макрорадикала в результате взаимодействия полимера с электроном (или с электроном и ионом) приводит к разрушению значительного участка полимерной цепи до низкомолекулярных продуктов. [c.169] При разрушении полимерной пленки под действием разрядов в воздухе в первую очередь выделяются пары воды и оксиды углерода, причем расчетные значения количества полимера А расч, которое может быть разрушено в результате полного окисления до СО2 и Н2О за счет кислорода, находившегося в сосуде объемом 150 см , достаточно хорошо по порядку величины согласуются с экспериментальными данными (15, с. 111]. [c.170] По интенсивности изменения ИК-спектров и молекулярной массы, по образованию сшитой фракции [15, с. 130] под действием разрядов пленки полиэтилена, полистирола и полиэти-лентерефталата располагаются в том же порядке, как и по интенсивности их термоокислительной или радиационной деструкции в присутствии кислорода. Однако по стойкости к эрозии под действием разрядов эти три полимера располагаются в ином порядке. Наиболее стойким к эрозии (наибольшее значение Тж при Ж , наименьшая скорость изменения толщины) оказывается полиэтилен, менее стойким — полистирол и еще менее — полиэтилентерефталат. [c.170] При электронной бомбардировке в вакууме заметная эрозия наблюдается только у политетрафторэтилена, причем скорость эрозии растет по мере увеличения парциального давления кислорода в испытательной колбе. Интенсивность эрозии при ионной бомбардировке в вакууме в десятки раз выше, чем при электронной. Такая зависимость скорости эрозии от полярности бомбардирующих частиц уменьшается, если исследования проводятся в тлеющем разряде, и почти исчезает в условиях испытаний при атмосферном давлении. [c.171] Оказалось, что одна электронная бомбардировка не может быть причиной эрозии полимеров при воздействии разрядов. Так, ИК-спектр полиэтилена изменяется при электронной бомбардировке только в тонком приповерхностном слое, тогда как воздействие разрядов приводит к увеличению концентрации СО-групп по всей толщине пленки [4, с. 106]. Ионная бомбардировка является более вероятной причиной эрозии. Однако отмеченная выше большая роль окислительных реакций, инициированных разрядами, и независимость скорости эрозии от полярности коронирующего электрода заставляют предположить, что вызывающая эрозию реакция окисления может инициироваться за счет энергии рекомбинации ионов и электронов на поверхности диэлектрика. [c.171] Ионная бомбардировка приводит к гораздо более существенным изменениям ИК-спектра полиэтилена, чем электронная. Интенсивность поглощения, обусловленного возникающими при бомбардировке СО-группами, зависит от энергии и массы ионов и сильно возрастает в случае ионов 0+ (рис. 115). [c.171] Зависимость интенсивности поглощения СО-групп А от энергии Е бомбардирующих ионов при силе ионного тока 0,24 мкА и времени облучения 2 ч. [c.171] Таким образом, подтверждается заключение о том, что процесс эрозии полимерных пленок под действием разрядов тесно связан с окислительными реакциями. Однако пока нет окончательных сведений о конкретной природе реакций окисления, инициируемых разрядами. [c.172] Вернуться к основной статье