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塑料的介电常数测试结果讲义

发布时间:2022-04-13      点击次数:370

简单定义

介电常数,用于衡量绝缘体存储电能的性能

它是两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。

它与塑料作为电介质制品时,在电场作用下可储存电能大小、发热量有关

它代表了电介质的极化程度,也就是对电荷的束缚能力,介电常数越大,对电荷的束缚能力越强。对于介电材料,介电常数越大,电容越大

影响介电常数的因素

1)材料的极性

一般非极性材料,如PEPPPS等介电常数小,约为2-3

低极性材料的介电常数为3-5;极性材料的介电常数为4-10,强极性则更大。

分子对称性越高的材料,介电常数越小

如塑料中的F4的介电常数最小,仅2.1PA6的较高,为4.7

2)电场频率

低频率的频率变化对介电常数影响不大,高频率电场则影响较大,因为极化反应需要一定的时间。

所以在高频场合频率增大时,极性材料极化速度来不及反应使介电常数下降,频率下降是介电常数变大。对于非极化材料,因分子链对称性好,所以介电常数对频率变化不敏感

3)环境温度

温度升高时,非极性材料介电常数变化不大,而极性材料介电常数增大,但温度升到某一个值时,会随着温度升高而下降。因此极性对温度变化较为敏感。这种现象非极性也有,但变化较小。这两种材料在Tg或者Tm点上都会发生介电常数变大现象。

4)相对湿度

湿度增大时,介电常数变大,对极性材料影响更大。因为水是极性介质,它扩散到分子内会增大极性,吸湿后塑料表面的水膜会增加表面电导,促进材料极化反应。频率低时,吸水性影响更大。随着频率的增大,其影响变小。

常用塑料的介电常数

1、苯乙烯(PS25℃,2.4

2、聚碳酸酯(PC20℃,50HZ 3.1

3、聚甲醛(POM60HZ 3.7-3.8

4、聚苯醚(PPO60HZ 2.69-2.78

5、聚苯硫醚(PPS103HZ 3.3

6、聚酰亚胺(PI50HZ 4

7、聚醚醚酮(PPEK104HZ 3.3

8、尼龙(PA1000HZ 3.1-3.7

9、聚丙烯(PP 1.5

5G专题:常用高分子材料(塑料)的介电常数

根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常,相对介电常数大于3.6的物质为极性物质; 2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质;相对介电常数小于2.8为非极性物质。

同理,我们根据高分子材料的极性也可以大致推测材料介电常数大小,极性基团多,介电常数高,极性基团少介电常数小。下面是常见材料的介电常数的大小:

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目前大家探讨比较多是5G工程塑料,主要分为薄膜产品(LCPPI等用在线路板,天线)、还有就是结构件(注塑成型),如低介电LCPPBTPPOPPS等。

选材中既要满足介电常数低又要满足力学性能、化学性能、电性能等因素。改性塑料的介电常数跟基材的分子结构有关,同时也跟增强/填充材料的介电常数有关。

 

降低改性塑料的介电常数方法:

1、选择介电常数较低的树脂,例如PPOPSPOK等作为基材或者作为合金成分;

2增强纤维采用低介电常数品种,例如常用的玻璃纤维的介电常数6-7左右,目前市场已有介电常数为4-5的低介电玻璃纤维出现;

3、配方设计时尽量选择低介电常数的助剂,例如增韧剂尽可能采用POESEBS等,润滑剂尽可能采用PE蜡、PTFE蜡粉等;

4、配方中引入低介电常数填充料,例如云母粉、高岭土等;

5、通过添加特殊成分或生产工艺改变材料的微观拓扑结构与形态

6、空气的介电常数近似1,改性塑料中引入纳米或微米级的微孔可以显著降低材料的介电常数。

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