Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
5500Обработанная (tобр = 7.5 мин)232545250Обработанная (tобр=10-100 мин)172474300
Из таблицы 3.5 видно, что времена релаксации ?1 и ?2 исходных и обработанных в барьерном разряде образцов соизмеримы, в то время как значения ?3, соответствующие длительным временам хранения, различаются в 3 раза. Ранее было установлено, что обработка в барьерном разряде вызывает деструкцию полиимидной пленки с разрушением имидных циклов и образованием воды и других низкомолекулярных продуктов в приповерхностном слое полимера. Можно предполагать, что проникновение этих продуктов в объем пленки приводит к увеличению ее проводимости и снижению времен релаксации ?3 за iет внедрения в нее новых носителей заряда [158-161].
Согласно данным работ [118-119], релаксация заряда в пленочных полимерных электретах с гомозарядом может быть обусловлена собственной проводимостью диэлектрика. В этом случае изменение заряда во времени может быть описано выражением
(3.3)
где ? - поверхностная плотность заряда, ? - удельная проводимость диэлектрика, E - поле свободного электрета.
, , (3.4)
где ??0 - абсолютная диэлектрическая проницаемость, а h - толщина пленки.
С учетом (3.3) и (3.4) можно расiитать зависимость удельной проводимости от времени с помощью выражения:
. (3.5)
Зависимости lg? = f(t), расiитанные по формуле (3.5) для всех партий образцов, представлены на рис. 3.8.
Из данных, приведенных на рис. 3.8, видно, что с течением времени ? пленок уменьшается.
При длительном хранении ? исходных образцов на 0,5 порядка ниже, чем образцов, обработанных в разряде.
По мере увеличения tобр величина ? модифицированных пленок незначительно возрастает, достигая своего максимального значения при tобр = 10 мин.
Для изучения влияния влаги на релаксацию объемного заряда в полиимидных пленках в изотермическом режиме были изучены зависимости Uэ = f(t) исходных и обработанных в барьерном разряде в течение 60 минут пленок ПМ при хранении их в условиях 98%ной влажности, которые сопос тавлены с неувлажненными образцами на рис. 3.9.
Рис. 3.7. Разложение зависимости Uэ=f(t) исходной полиимидной пленки на сумму экспонент
Установлено, что хранение при 98%ной влажности исходных и обработанных в разряде пленок приводит к существенному увеличению скорости спадания Uэ. Так по истечении 1500 минут Uэ исходных пленок уменьшается до 0,02 Uэ0, в то время как у исходной пленки оно составляет 0,71 Uэ0. Релаксация объемного заряда в модифицированных в разряде полиимидных пленках при 98%ной влажности происходит еще быстрее: уже через 35 минут Uэ увлажненной после обработки пленки составляет 0,017 Uэ0.
Для количественной оценки стабильности электретного состояния при хранении образцов в условиях 98%ной влажности зависимости Uэ = f(t) раскладывались на сумму экспонент с соответствующими им временами релаксации ?i.
Для всех партий образцов кривые Uэ = f(t) в пределах точности измерений описываются суммой трех экспонент с соответствующими им временами релаксации ?1, ?2 и ?3. Найденные таким образов значения ?i приведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6. "ияние влажности окружающей среды на время релаксации заряда полиимидных пленок
Полиимидная пленка?1, мин?2, мин?3, минИсходная (нормальные условия)1929018600Обработанная (нормальные условия)172454300Исходная (98%ная влажность)15150600Обработанная (98%ная влажность)233160
Из таблицы 3.6 видно, что хранение в условиях 98%ной влажности приводит к снижению ?1, ?2 и ?3 как исходных, так и обработанных в барьерном разряде образцов. При этом если величины ?1 и ?2 исходной пленки снижаются в 1,3 - 1,7 раза, а ?3 в 31 раз, то у обработанной пленки ?1 уменьшается в 10 раз, ?2 в 5 раз и ?3 - 27 раз.
Рис. 3.8. Зависимости lg? = f(t) образцов исходных и обработанных в разряде пленок. 1 - исходная пленка; 2 - tобр = 2.5 мин; 3 - tобр = 5 мин; 4 - tобр = 7.5 мин; 5 - tобр = 10 - 120 мин
пленка полиимидный разряд барьерный прочность
Рис. 3.9. Зависимости Uэ=f(t) образцов исходных (1,3) и обработанных в разряде (2,4) пленок при хранении их в нормальных условиях (1,2) и при 98%ной влажности 3,4)
Рис. 3.10. Зависимости lg?=f(t) исходных (1,3) и обработанных в разряде (2,4) пленок при хранении их в нормальных условиях (1,2) и при 98%-ной влажности (3,4)
Зависимости lg?=f(t), расiитанные по формуле (3.5) для всех партий образцов, представлены на рис. 3.10. Из данных, приведенных на рис. 3.10, видно, что с течением времени проводимость пленок уменьшается. При длительном хранении величина ? образцов, хранившихся при 98%-ной влажности, на 1,5 порядка ниже, чем образцов, хранившихся на воздухе.
Таким образом, хранение полиимидных пленок в условиях 98%-ной влажности приводит к существенному увеличению скорости релаксации заряда, обусловленному ростом проводимости пленок за iет проникновения в них влаги. Этот эффект сильнее проявляется в обработанных пленках, что очевидно связано с повышением их способности накапливать воду в результате действия барьерного разряда.
Релаксация заряда в термостимулированном режиме изучалась токов термостимулированной деполяризации. Кривые ТСД измерялись в режиме разомкнутой цепи с использованием прокладок из пленок ПТФЭ толщиной 20 мкм при нагреве образцов с постоянной скоростью ? = 1,5 К/мин.
Были изучены спектры токов ТСД исходных образцов пленок, предварительно прогретых при температуре T = 160C в течение 1 часа, и образцов, подвергнутых обработке в барьерном разряде в течение различного времени tобр = 5, 30, 60 и 120 минут. При многократных измере