Устройство для поляризации полимерных тел

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И) 8 4 Н 01 67/О КОМИТЕТОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У 48Виссеншафтен ллинг, Шварц АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Академие дердер ДДР (Щ(72) Руди Данц, БуркхардВольфганг Старк, Вольфгаи Кристиан Рушер (ПР)(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 не- поляризованного полимерного тела.Изобретение относится к устройствам, позволяющим полу пить необходимую степень поляризации полимерных тел.5Известно устройство, используемоедля поляризации полимерных тел всильных электрических полях, реализуемая при этом напряженность поляполяризации составляет 0,6 МВ/см иявляется слишком малой для эффективной поляризации как при высоких, таки при низких температурах. Данное4устройство содержит источник импульсного напряжения, измеритель напряжения и блок управления температурой,Педостатком известного устройстваявляется малая эффективность поляризации полимерных тел за счет использования сложных технических средств,а также отсутствия контроля и управ"ления процесса протекания поляризации еЦелью изобретения является повышение эффективности поляризации по -Ьлимерных тел за счет осуществленияконтроля и управления над протека -нием процесса поляризации, путемвключения в цепь заряда дополнительного конденсатора, емкость которогопревышает емкость между обкладкаминеполяризованного полимерного тела.В процессе поляризации применяется высоковольтный дополнительный35конденсатор, подключенный последовательно в цегь заряда,Емкость С, дополнительного конденсатора выбирается так, что СС(по крайней мере на один порядок),причем С означает емкость металлизированного с обеих сторон полимерного тела. В таких условиях в,начале процесса поляризации почти полноеполяризационное напряжение 11 ь, начальное значение которого должно соответствовать напряженности не менее4000 кВ см , падает на полимерномтеле и вызывает ориентацию полярныхгрупп молекул в полимерномтеле внаправлении приложенного электрического поля. В ходе поляризации происходит при оптимальном выборе емкости С последовательного конденсатора перераспределение. поляризационно 15го напряжения 11 с полимерного телана последовательный конденсатор, так,что даже при экстремально большихзначениях для 0 Р не может быть электрического пробоя в полимерном теле,Поляризация проводится предпочтительно при температурах Т, для которых2Т ) - Т (Т, - температура плавленияданного полимерного тела), причем 11 ростается приложенным до тех пор, покаполимерное тело с помощью охлажденияне охладится до комнатной температуры или минимально до 20 -30 С нижеТ. Продолжительность поляризационного процесса составляет 10-300 с. Между дополнительным конденсатором и полимерным телом происходит кибернетическое взаимодействие, Чем быстреевозрастает поляризация в полимерномтеле, тем короче время приложенияполного напряжения 1)р к полимерномутелу. Когда степень поляризации достигла своего максимального значения, перераспределение напряжения напоследовательный конденсатор закончено, и к полимерному телу приложенонапряжение, при котором не может бытьэлектрического пробоя, Поэтому возможно и при температурах Тр, когдапри применении относительно высбкихнапряжений до сих пор всегда происходили электрические пробои, поляризовать с высокими напряженностями полей, не ожидая электрических пробоевиз-за кратковременности действующегоимпульса напряжения. Кроме того,дополнительный конденсатор обладаеттокоограничительным эффектом, еслив процессе поляризации произойдутпробои в полимерном теле,П р и м е р 1. Поляризация фторполимеров, Существующая преимущест-.венно в модификации 1 одноосно ориентированная поливинилиденфториднаяпленка толщиной 0,010 мм металлизируется с двух сторон напылением алюминия (1,0 см круглой площади) инагревается до температуры поляризации в 140 ОС, Использованный при поляризации дополнительный конденсатор имеет емкость 10 нф, что превы -шает больше чем на один порядок ем -кость необработанной полимерной пленки. После включения поляризационногонапряжения 5 кБ напряжение 11 на дополнительном конденсаторе в течениеоцной минуты возрастает больше чемна 2,5 кБ, так что в цальнейшем процессе поляризации прилагаемое к образцу напряжение составляет меньше2,5 кВ. В начале поляризации почти1448368 П р и м е р 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 проводится при 120 С па описанному режиму. Полученный пироэлектрический коэффициент составляет 4 нК/см К. 40 45 Составитель Т, ЦекинаТехред Л. Олий:."=; 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, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 полное поляризацианное напряжение приложено к образцу и вызывает ориентацию диполей. После пятиминутной поляризации образец охлаждают до комнатнои температуры, сохраняя прич5 этом напряженность поля. В результате этого процесса поляризации поливинилденфторидная пленка получает пьезоэлектрический коэффициент 810 10 ед, СГСЭ и пироэлектрический коэффициент 8 нК/смК.При поляризации двухосно ориентированной поливинилиденфториднай плен - ки (металлизированная площадь 0,8 см)16 толщиной 0,006 мм прилагают поляризационное напряжение 2,5 кВ при 130 С, используя тот же самьщ дополнительный конденсатор. Поляризация может быть проведена без электрического пробоя (пьезоэлектрический коэффициент 5 10 ед. СГСЭ, пироэлектрический коэффициент 4 нК/смК). Поляризация поливинилфторипных 2 Б пленок толщиной 0,015 мм (металлизированная площадь 1 см 2) требует последовательного конденсатора емкостью 1 нф. Температура поляризацииосоставляет 110 С, а поляризационное З 0 напряжение 6 кВ. В результате поляризации в этом случае получился пира- электрический коэффициент 2 нК/см К,П 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 полученнье из 2 Х-ного раствора в муравьиной кислоте пленки (талщиной 0,010 мм) на основе полиамнда - 7 и полнамида - 55. Перед поляризацией пленки подвергались 4-кратной вытяжке и затем металлизации алюминием (плащадь 0,8 см).Пироэлектрические коэффициенты составляют 2 нК/смф 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, палиэфиры и полиамиды, палиуретаны, полнмо- . чевины, палиакриланитрил и поликарбонаты.