Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів
За допомогою методу діелектричної релаксаційної спектроскопії проведено дослідження релаксаційних процесів і провідності органо-неорганічних композитів на основі поліпропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів (ПОСС). Показано, що рівні провідності систем на основі ПОСС істотно залежать від до...
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7308 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліпропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів / А.А. Фоменко, М.А. Гуменна, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко, В.В. Клепко // Полімер. журн. — 2008. — Т. 30, № 4. — С. 319-323. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859805614405844992 |
|---|---|
| author | Фоменко, А.А. Гуменна, М.А. Клименко, Н.С. Шевченко, В.В. Клепко, В.В. |
| author_facet | Фоменко, А.А. Гуменна, М.А. Клименко, Н.С. Шевченко, В.В. Клепко, В.В. |
| citation_txt | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліпропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів / А.А. Фоменко, М.А. Гуменна, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко, В.В. Клепко // Полімер. журн. — 2008. — Т. 30, № 4. — С. 319-323. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| description | За допомогою методу діелектричної релаксаційної спектроскопії проведено дослідження релаксаційних процесів і провідності органо-неорганічних композитів на основі поліпропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів (ПОСС). Показано, що рівні провідності систем на основі ПОСС істотно залежать від долі йоногенних груп і вмісту неорганічної фази. Виявлено, що провідність постійного струму має екстремальну залежність від складу органо-неорганічних гібридних систем на основі ПОСС.
С помощью метода диэлектрической релаксационной спектроскопии проведено исследование релаксационных процессов и проводимости органо-неорганических композитов на основе полипропиленгликоля и полиэдральных силсесквиоксанов (ПОСС). Показано, что уровни проводимости систем на основе ПОСС существенно зависят от количества ионогенных групп и содержания неорганической фазы. Обнаружено, что проводимость постоянного тока имеет экстремальную зависимость от состава органо-неорганических гибридных систем на основе ПОСС.
The relaxation processes and conductivity of organic-inorganic systems based on polypropylene glycol and polyhedral silsesquioxane (POSS) were studied using dielectric relaxation spectroscopy. It is shown that the levels of conductivity of the systems based on POSS substantially depend on the amount of ion groups and content of inorganic phase. It is discovered that conductivity of direct current has extreme dependence on composition of organic-inorganic hybrid systems based on POSS.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:16:09Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ïîë³ìåðíèé æóðíàë, 2008. Ò.30 ¹4. Ñ. 319-323
© 2008 À.À. Ôîìåíêî, Ì.À. Ãóìåííà, Í.Ñ. Êëèìåíêî, Â.Â. Øåâ÷åíêî, Â.Â. Êëåïêî 319
ÓÄÊ 541.67
ijåëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ òà ïðîâ³äí³ñòü ã³áðèäíèõ îðãàíî-
íåîðãàí³÷íèõ ñèñòåì íà îñíîâ³ ïîë³ðîï³ëåíãë³êîëþ òà
ïîë³åäðàëüíèõ ñèëñåñêâ³îêñàí³â
À.À. Ôîìåíêî, Ì.À. Ãóìåííà, Í.Ñ. Êëèìåíêî, Â.Â. Øåâ÷åíêî, Â.Â. Êëåïêî
²íñòèòóò õ³ì³¿ âèñîêîìîëåêóëÿðíèõ ñïîëóê ÍÀÍ Óêðà¿íè
48, Õàðê³âñüêå øîñå, Êè¿â, 02160, Óêðà¿íà
Çà äîïîìîãîþ ìåòîäó ä³åëåêòðè÷íî¿ ðåëàêñàö³éíî¿ ñïåêòðîñêîﳿ ïðîâåäåíî äîñë³äæåííÿ
ðåëàêñàö³éíèõ ïðîöåñ³â ³ ïðîâ³äíîñò³ îðãàíî-íåîðãàí³÷íèõ êîìïîçèò³â íà îñíîâ³
ïîë³ïðîï³ëåíãë³êîëþ òà ïîë³åäðàëüíèõ ñèëñåñêâ³îêñàí³â (ÏÎÑÑ). Ïîêàçàíî, ùî ð³âí³ ïðîâ³äíîñò³
ñèñòåì íà îñíîâ³ ÏÎÑÑ ³ñòîòíî çàëåæàòü â³ä äîë³ éîíîãåííèõ ãðóï ³ âì³ñòó íåîðãàí³÷íî¿ ôàçè.
Âèÿâëåíî, ùî ïðîâ³äí³ñòü ïîñò³éíîãî ñòðóìó ìຠåêñòðåìàëüíó çàëåæí³ñòü â³ä ñêëàäó îðãàíî-
íåîðãàí³÷íèõ ã³áðèäíèõ ñèñòåì íà îñíîâ³ ÏÎÑÑ.
Îäíèì ³ç îñíîâíèõ íàïðÿì³â îòðèìàííÿ íàíîñò-
ðóêòóðîâàíèõ ñèñòåì íà ñüîãîäí³ º âèêîðèñòàííÿ çîëü-
ãåëü òåõíîëî㳿. Öå äຠçìîãó ââåñòè â íåîðãàí³÷íó
ñ³òêó îðãàí³÷í³ ìîëåêóëè, ÿê³ ìîæóòü áóòè îá’ºäíàí³
íà ìîëåêóëÿðíîìó ð³âí³ çà ð³çíèõ ñï³ââ³äíîøåíü, ùî
äຠìîæëèâ³ñòü ôîðìóâàòè ã³áðèäí³ îðãàíî-íåîð-
ãàí³÷í³ íàíîêîìïîçèö³éí³ ìàòåð³àëè ð³çíîãî ñêëàäó
[2]. Çàëåæíî â³ä ïðèðîäè îðãàí³÷íèõ ³ íåîðãàí³÷íèõ
êîìïîíåíò³â ã³áðèäíèõ ñèñòåì ¿õí³ ìåõàí³÷í³ âëàñòè-
âîñò³ ìîæóòü çì³íþâàòèñü â³ä êðèõêîãî äî åëàñòè÷-
íîãî êàó÷óêîïîä³áíîãî òèïó, ùî ó ñâîþ ÷åðãó ³ñòîòíî
âïëèâຠíà ¿õí³ ôóíêö³îíàëüí³ âëàñòèâîñò³.
Îñòàíí³ì ÷àñîì îäíèì ³ç àêòóàëüíèõ íàïðÿì³â
ñòâîðåííÿ ôóíêö³îíàëüíèõ îðãàíî-íåîðãàí³÷íèõ ìà-
òåð³àë³â º ñèíòåç ã³áðèäíèõ ñèñòåì íà îñíîâ³ îðãàí³÷-
íèõ ïîë³ìåð³â ³ íàíî÷àñòîê, çäàòíèõ êîâàëåíòíî çâ’ÿ-
çóâàòèñÿ ç ïîë³ìåðíîþ ìàòðèöåþ [3]. ßê òàê³, âåëè-
êèé ³íòåðåñ ïðåäñòàâëÿþòü ïîë³åäðàëüí³ îë³ãîìåðí³
ñèëñåñêâ³îêñàíè (ÏÎÑÑ) [4, 5]. Õ³ì³÷íó áóäîâó ÏÎÑÑ
ìîæíà ïîäàòè çàãàëüíîþ ôîðìóëîþ (RSiO1.5)n, äå: R
– îðãàí³÷íèé ðàäèêàë, ÿêèé ìîæå áóòè ³ ðåàêö³éíî
çäàòíèì; n=6, 8, 10, .... Íà ñüîãîäí³ íàéá³ëüøà óâàãà
ïðèä³ëÿºòüñÿ ðåàêö³éíîçäàòíèì îêòàåäðàëüíèì ÏÎÑÑ
(n=8), íà îñíîâ³ ÿêèõ îòðèìàí³ íàíîñòðóêòóðîâàí³
êîìïîçèòè ç ï³äñèëåíèìè ôóíêö³îíàëüíèìè âëàñòè-
âîñòÿìè [5, 6]. Ó ñòàòò³ ïîäàíî ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü
ä³åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé îðãàíî-íåîðãàí³÷íèõ
ñèñòåì íà îñíîâ³ êàðáîêñèëâì³ñíèõ îë³ãîìåðíèõ ñèë-
ñåñêâ³îêñàí³â òà îë³ãîîêñèïðîï³ëåíãë³êîëþ (ÏÏÃ), à
òàêîæ ïðîàíàë³çîâàíî çâ’ÿçîê ñïîñòåð³ãàºìèõ åôåêò³â
ç³ ñòðóêòóðîþ.
Åêñïåðèìåíòàëüíà ÷àñòèíà
Ñèíòåç êàðáîêñèëâì³ñíèõ ÏÎÑÑ çä³éñíþâàëè çà
ìåòîäèêîþ, ïîäàíîþ â [7]. Âì³ñò ÑÎÎÍ-ãðóï ó ñèí-
òåçîâàíèõ êàðáîêñèëâì³ñíèõ ÏÎÑÑ ñòàíîâèâ ~19 %.
²çîö³àíàòâì³ñíèé ôîðïîë³ìåð ñèíòåçóâàëè ðåàêö³ºþ
ÏÏà (Mn=1000 ã/ìîëü) ³ç äâîêðàòíèì ìîëüíèì íàä-
ëèøêîì òîëó¿ëåíä³³çîö³àíàòó.  ðåàêö³ÿõ âèêîðèñòî-
âóâàëè î÷èùåíèé äèìåòèëôîðìàì³ä. ÏÎÑÑ-âì³ñí³
ïîë³åô³ðàì³äîóðåòàíè îòðèìóâàëè âçàºìî䳺þ êàðáîê-
ñèëâì³ñíèõ ÏÎÑÑ ç ³çîö³àíàòâì³ñíèì ôîðïîë³ìåðîì
çà ð³çíèõ ñï³ââ³äíîøåíü ìîëüíèõ åêâ³âàëåíò³â
ÎÍ:NÑÎ. Ó ðåçóëüòàò³ áóëî ñèíòåçîâàíî îðãàíî-íåîð-
ãàí³÷í³ ñèñòåìè ç ð³çíèì âì³ñòîì íåîðãàí³÷íî¿ ôàçè:
1,64 % (ÏÎÑÑ-1,64 80 % ðåàêö³éíèõ ãðóï ÏÎÑÑ),
2,18 % (ÏÎÑÑ-2,18 50 % ðåàêö³éíèõ ãðóï ÏÎÑÑ) ³
3,56 % (ÏÎÑÑ-3,56 20 % ðåàêö³éíèõ ãðóï ÏÎÑÑ).
Ðåàêö³þ ïðîâîäèëè çà òåìïåðàòóðè 80 °Ñ ó ðîç÷èí³
ÄÌÔÀ ç êîíöåíòðàö³ºþ 10 % äî çíèêíåííÿ ³çîö³àíàò-
íèõ ãðóï ó ðîç÷èí³. ²ç îòðèìàíèõ ðîç÷èí³â ôîðìóâàëè
ïë³âêè øëÿõîì ïîëèâó íà òåôëîíîâó ï³äêëàäêó ç íà-
ñòóïíèì ñóø³ííÿì ïðîòÿãîì 24 ãîä çà ê³ìíàòíî¿ òåì-
ïåðàòóðè ³ òåìïåðàòóðè 90 °Ñ ó âàêóóì³ äî ñòàëî¿ âàãè.
Âèì³ðþâàííÿ ä³åëåêòðè÷íèõ õàðàêòåðèñòèê
ÏÎÑÑ-âì³ñíèõ ïîë³åô³ðàì³äîóðåòàí³â (ÏÎÑÑ-ÏÓ)
ïðîâîäèëè ç âèêîðèñòàííÿì ìåòîäó ä³åëåêòðè÷íî¿
ñïåêòðîñêîﳿ, ðåàë³çîâàíî¿ íà áàç³ ìîñòà çì³ííîãî
ñòðóìó Ð5083. Âèì³ðè ïðîâîäèëèñü ó òåìïåðàòóðíî-
ìó ³íòåðâàë³ -40 – +110 °Ñ ³ ÷àñòîòíîìó ä³àïàçîí³
102–105 Ãö. Ìàëîêóòîâ³ ðåíòãåíîñòðóêòóðí³ äîñë³ä-
æåííÿ ïðîâîäèëè ç âèêîðèñòàííÿì êàìåðè òèïó Êðàòê³
â ä³àïàçîí³ êóò³â ðîçñ³ÿííÿ â³ä 0,02 äî 4,00° ó ðåæèì³
êðîêîâîãî ñêàíóâàííÿ ñöèíòèëÿö³éíîãî äåòåêòîðà.
Âèêîðèñòîâóâàëè âèïðîì³íþâàííÿ ì³äíîãî àíîäà,
â³äô³ëüòðîâàíå í³êåëåâèì ô³ëüòðîì ³ ìîíîõðîìàòîðîì
ïîâíîãî çîâí³øíüîãî â³äáèòòÿ. Òåïëîô³çè÷í³ âèì³ðþ-
âàííÿ âèêîíóâàëè ç âèêîðèñòàííÿì ì³êðîêàëîðèìåò-
ðà ÄÑM-2M.
Ðåçóëüòàòè òà ¿õ îáãîâîðåííÿ
Çà äîïîìîãîþ ìåòîäó ³ìïåäàíñíî¿ ñïåêòðîñêîﳿ
À.À. Ôîìåíêî, Ì.À. Ãóìåííà, Í.Ñ. Êëèìåíêî, Â.Â. Øåâ÷åíêî, Â.Â. Êëåïêî
320
ïðîâåäåíî äîñë³äæåííÿ ä³åëåêòðè÷íèõ âëàñòèâîñòåé
ÏÎÑÑ-âì³ñíèõ ïîë³åô³ðàì³äîóðåòàí³â íà îñíîâ³ ÏÏÃ-
1000 ð³çíîãî ñêëàäó. Àíàë³ç îòðèìàíèõ ðåçóëüòàò³â
ïðîâîäèëè, âèêîðèñòîâóþ÷è ôîðìàë³çì ôóíêö³¿ ä³-
åëåêòðè÷íî¿ ïðîíèêíîñò³ (ε), åëåêòðè÷íèõ ìîäóë³â (Ì)
òà ³ìïåäàíñ³â (Z) [8]. Ñïî÷àòêó ³ç åêñïåðèìåíòàëüíèõ
ðåçóëüòàò³â ðîçðàõîâóâàëèñü çíà÷åííÿ ε′ òà ε′′ – ä³éñíî¿
òà óÿâíî¿ ÷àñòèíè êîìïëåêñíî¿ ïðîíèêíîñò³, âèêîðè-
ñòîâóþ÷è â³äïîâ³äíî ôîðìóëè: ε′=Ñ/Ñî òà ε′′ = ε′ωRÑ,
äå: R òà C – ³ìïåäàíñ (îï³ð) òà ºìí³ñòü âèì³ðþâàëüíî-
ãî êîíäåíñàòîðà ç³ çðàçêîì; Ñî– ºìí³ñòü â³ëüíî êîí-
äåíñàòîðà; ω – öèêë³÷íà ÷àñòîòà. Õàðàêòåðí³ çàëåæ-
íîñò³ ä³åëåêòðè÷íî¿ ïðîíèêíîñò³ ε′ òà ä³åëåêòðè÷íèõ
âòðàò ε′′ äëÿ ñèñòåì, ùî äîñë³äæóâàëèñü, ïîäàíî íà
ðèñ. 1.
Âèñîê³ çíà÷åííÿ ε′ òà ε′′ çà ÷àñòîò ~ 1 êÃö ³ âèñî-
êèõ òåìïåðàòóð, ÿê³ ñïîñòåð³ãàþòüñÿ íà ðèñ. 1à, á,
ïîâ’ÿçàí³ ç åôåêòîì áëîêóâàííÿ åëåêòðîä³â, âèêëèêà-
íèì ïîëÿðèçàö³ºþ ïðîñòîðîâîãî çàðÿäó. Ç ï³äâèùåí-
íÿì ÷àñòîòè öåé åôåêò ïðàêòè÷íî íå ïðîÿâëÿºòüñÿ
÷åðåç äîì³íóâàííÿ ïðîöåñó ðåëàêñàö³¿ ïðîâ³äíîñò³.
Ðàçîì ³ç òèì, ÿê âèäíî ç ðèñ. 1, äëÿ äîñë³äæóâàíèõ
ñèñòåì ìàêñèìóìè, ÿê³ ïîâ’ÿçàí³ ç äèïîëüíîþ ðåëàê-
ñàö³ºþ, íå ñïîñòåð³ãàþòüñÿ, ùî ìîæíà ïîÿñíèòè ÿê
ìàñêóâàííÿì ðåëàêñàö³¿ ïðîâ³äíîñò³ ïîâåðõíåâèìè
åôåêòàìè, òàê ³ îáìåæåíèì ÷àñòîòíèì ä³àïàçîíîì, çà
ÿêîãî ïðîâîäèëèñü äîñë³äæåííÿ.
Ïðè ïîäàëüøîìó àíàë³ç³ ä³åëåêòðè÷íèõ ñïåêòð³â
âèêîðèñòîâóâàëè ôîðìàë³çì åëåêòðè÷íèõ ìîäóë³â,
ÿêèé äຠçìîãó óíèêíóòè ìàñêóâàííÿ ðåëàêñàö³¿ ïðî-
â³äíîñò³ ³ îòðèìàòè äîäàòêîâó ³íôîðìàö³þ ïðî ðåëàê-
ñàö³éí³ ïðîöåñè â äîñë³äæóâàíèõ ÏÎÑÑ-ÏÓ. Ñïåêò-
ðè óÿâíî¿ ÷àñòèíè êîìïëåêñíîãî åëåêòðè÷íîãî ìîäó-
ëÿ äëÿ ñèñòåìè ÏÎÑÑ-3,56 ïîäàíî íà ðèñ. 2.
ßê âèäíî ç ðèñ. 2, íà ÷àñòîòíèõ çàëåæíîñòÿõ Ì′′
(M′′ =ε′′ /(ε′2+ε′′ 2)) ñïîñòåð³ãàþòüñÿ ìàêñèìóìè äëÿ
òåìïåðàòóð â ³íòåðâàë³ 30–90 °Ñ, ÿê³ ïîâ’ÿçàí³ ç
ðåëàêñàö³ºþ ïðîâ³äíîñò³. Àíàë³ç ïîäàíèõ íà ðèñ. 2 çà-
ëåæíîñòåé ïîêàçóº, ùî ïðè çðîñòàíí³ òåìïåðàòóðè
ñïîñòåð³ãàºòüñÿ çñóâ îáëàñòåé ðåëàêñàö³¿ ó á³ê á³ëüøèõ
÷àñòîò, ùî ìîæå áóòè ïîâ’ÿçàíî ç ï³äâèùåííÿì ñåã-
ìåíòàëüíî¿ ðóõëèâîñò³ â îðãàíî-íåîðãàí³÷íèõ ñòèñ-
òåìàõ. Àíàëîã³÷íà ïîâåä³íêà ÷àñòîòíèõ çàëåæíîñòåé
êîìïëåêñíîãî ìîäóëÿ ñïîñòåð³ãàëàñü äëÿ âñ³õ ñèñòåì
íåçàëåæíî â³ä âì³ñòó íåîðãàí³÷íî¿ ôàçè.
Âèêîðèñòîâóþ÷è âèðàç
max
max
1
2 f
τ
π
= , à òàêîæ çíà-
÷åííÿ fmax çàëåæíîñòåé Ì′′ (f), áóëè ðîçðàõîâàí³ ñïåê-
òðè ÷àñ³â ðåëàêñàö³¿ äëÿ ÏÎÑÑ-ÏÓ ç ð³çíèì âì³ñòîì
ÏÎÑÑ. Òåìïåðàòóðí³ çàëåæíîñò³ ÷àñ³â ðåëàêñàö³¿ â
êîîðäèíàòàõ ð³âíÿííÿ Àððåí³óñà ïîäàíî íà ðèñ. 3.
ßê âèäíî ç ðèñ. 3, çàëåæíîñò³ τmax(1/T) ïðÿ-
ìîë³í³éí³, ùî äຠçìîãó îïèñàòè ¿õ çà äîïîìîãîþ
ð³âíÿííÿ:
102 103 104 105
101
102
103
-40 0C
110 0C
102 103 104 105
10-1
100
101
102
103
104
-40 0C
110 0C
f, Ãö f, Ãö
ε′ ε′′
Ðèñ. 1. ×àñòîòí³ çàëåæíîñò³ ä³åëåêòðè÷íî¿ ïðîíèêíîñò³ ε′ òà ä³åëåêòðè÷íèõ âòðàò ε′′ ñèñòåìè ÏÎÑÑ-ÏÓ-3,56
äëÿ òåìïåðàòóð â ³íòåðâàë³ â³ä -40 äî +110 °Ñ ç êðîêîì 10 °Ñ
102 103 104 105
10-3
10-2
10-1
10-3
10-2
10-1
30 0C 40 0C
50 0C
60 0C
70 0C
80 0C
90 0C
Ðèñ. 2. ×àñòîòí³ çàëåæíîñò³ óÿâíî¿ ÷àñòèíè
åëåêòðè÷íîãî ìîäóëÿ ñèñòåìè ÏÎÑÑ-ÏÓ-3,56 äëÿ
òåìïåðàòóð â ³íòåðâàë³ â³ä 30 äî 90 °Ñ
f, Ãö
M
′′
ijåëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ òà ïðîâ³äí³ñòü ã³áðèäíèõ îðãàíî-íåîðãàí³÷íèõ ñèñòåì íà îñíîâ³ ïîë³ïðîï³ëåíãë³êîëþ
321
max 0 exp aE
kT
τ τ =
,
äå: Ea – åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿; k – ñòàëà Áîëüöìàíà, τ0 –
÷àñ ðåëàêñàö³¿ çà íåñê³í÷åííî¿ òåìïåðàòóðè. Ðåçóëü-
òàòè ðîçðàõóíêó ç åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ ð³âíÿí-
íÿ (1) íàâåäåíî â òàáë. 1. Àíàë³ç îòðèìàíèõ ðåçóëü-
òàò³â ïîêàçóº, ùî åíåðã³ÿ àêòèâàö³¿ ïðàêòè÷íî íå çà-
ëåæèòü â³ä ñêëàäó ñèñòåì, ðàçîì ç òèì íàéìåíø³ ÷àñè
ðåëàêñàö³¿, à îòæå é íàéá³ëüøà ìîëåêóëÿðíà ðóõ-
ëèâ³ñòü ñïîñòåð³ãàþòüñÿ äëÿ çðàçêà ç ñåðåäí³ì âì³ñòîì
íåîðãàí³÷íî¿ ôàçè (ÏÎÑÑ-2,18).
Äëÿ âèçíà÷åííÿ ðîçïîä³ëó ìåõàí³çì³â ïîëÿðèçàö³¿ íà
ïîâåðõí³ òà â îá’ºì³ âèêîðèñòîâóâàëè ôîðìàë³çì ³ìïå-
äàíñ³â Z′′ (Z′) (Z′=M′/(ωCo), Z′′=M′′ /(ωCo)). Çàëåæíîñò³
Z′′ (Z′) äëÿ ñèñòåìè ÏÎÑÑ-3,56 íàâåäåí³ íà ðèñ. 4.
²çîòåðìè çàëåæíîñòåé Z′′ (Z′) ó êëàñè÷íîìó âàð³-
àíò³ ÿâëÿþòü ñîáîþ ï³âêîëà, ùî ìàþòü â³äõèëåííÿ â
íèçüêî÷àñòîòí³é îáëàñò³. Ö³ â³äõèëåííÿ º íàñë³äêîì
ïîâåðõíåâèõ ïîëÿðèçàö³éíèõ åôåêò³â, ÿê³ ñòàþòü
á³ëüø î÷åâèäíèìè ç³ çðîñòàííÿì òåìïåðàòóðè, à îòæå
ç ïîñèëåííÿì ñåãìåíòàëüíî¿ ðóõëèâîñò³ â ïîë³ìåðí³é
ñèñòåì³. Çà ÷àñòîò, íèæ÷èõ çà ÷àñòîòó, ùî â³äïîâ³äàº
ì³í³ìóìó Z′′ (ó âèïàäêó íåÿâíîãî âèãëÿäó ì³í³ìóì³â
âèêîíóºòüñÿ àïðîêñèìàö³ÿ Z′′→ Z0), ïîâåðõíåâ³ ïðî-
öåñè äîì³íóþòü íàä îá’ºìíèìè, à çíà÷åííÿ Z′ öèõ
ì³í³ìóì³â â³äïîâ³äàþòü îá’ºìíîìó îïîðó ìàòåð³àëó
Rdc. ²ç çàëåæíîñòåé êîìïëåêñíîãî åëåêòðè÷íîãî îïîðó
áóëà âèçíà÷åíà ïðîâ³äí³ñòü çà ïîñò³éíîãî ñòðóìó
(1)
σdñ=d/SRdc, äå: S – ïëîùà çðàçêà; d – òîâùèíà çðàçêà.
Òåìïåðàòóðí³ çàëåæíîñò³ σdñ äîñë³äæóâàíèõ
ÏÎÑÑ-ÏÓ â àððåí³óñ³âñüêèõ êîîðäèíàòàõ íàâåäåíî
íà ðèñ. 5.
Ç ðèñ. 5 âèäíî, ùî òåìïåðàòóðíà çàëåæí³ñòü σdñ ó
çàëåæíîñò³ â³ä ñêëàäó ÏÎÑÑ-ÏÓ çì³íþºòüñÿ â³ä «àð-
ðåí³óñ³âñüêî¿» äëÿ ñèñòåì ÏÎÑÑ–1,64 òà ÏÎÑÑ-3,56
äî «íåàððåí³óñ³âñüêî¿» (ÏÎÑÑ-2,18). Ðåçóëüòàòè àï-
ðîêñèìàö³¿ åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ σdñ(Ò) ð³âíÿí-
íÿìè Àððåí³óñà:
0 exp( )a
ds
E
kT
σ σ= −
òà Âîãåëÿ – Òàìàíà – Ôàëü÷åðà (ÂÒÔ):
0
0
exp( )ds
B
T T
σ σ= −
−
Çðàçîê Ea, å <∆Ea>, å τ0, ñ
ÏÎÑÑ-1,65 0,9 0,12 5,3·10-19
ÏÎÑÑ-2,18 1,1 0,09 2,0·10-17
ÏÎÑÑ-3,56 1,0 0,15 5,4·10-20
Òàáëèöÿ 1. Ðîçðàõóíêîâ³ ïàðàìåòðè äëÿ çàëåæíîñòåé
τmax(Ò), àïðîêñèìîâàíèõ ð³âíÿííÿì Àððåí³óñà, äå <∆Ea>
– ñåðåäí³ êâàäðàòè÷í³ â³äõèëåííÿ Ea
2,6 2,8 3,0 3,2 3,4
10-6
10-5
10-4
10-3
3
2
1
1000/T, Ê-1
τ m
ax
, ñ
-1
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðí³ çàëåæíîñò³ τmax äëÿ ÏÎÑÑ-ÏÓ:
1 – 1,64; 2 – 2,18 ³ 3 – 3,56 % íåîðãàí³÷íî¿ ôàçè
104 105 106 107
102
103
104
105
106
107
108
60 0C
90 0C
70 0C
110 0C
80 0C
100 0C
Z
′′,
Î
ì
Z′, Îì
Ðèñ. 4. Z′′ -Z′ çàëåæíîñò³ ñèñòåìè ÏÎÑÑ-ÏÓ-3,56
äëÿ òåìïåðàòóð â ³íòåðâàë³ â³ä 60 äî 110 °Ñ
2,6 2,8 3,0 3,2 3,4
10-10
10-9
10-8
10-7
10-6
10-5
31
2
1000/T, Ê-1
σ ds
, Ñ
/ñ
ì
Ðèñ. 5. Çàëåæí³ñòü ïðîâ³äíîñò³ çà ïîñò³éíîãî
ñòðóìó â³ä îáåðíåíî¿ òåìïåðàòóðè äëÿ ÏÎÑÑ-ÏÓ
ñêëàäó: 1 – 1,64; 2 – 2,18 ³ 3 – 3,56 % íåîðãàí³÷íî¿
ôàçè
(2)
, (3)
322
À.À. Ôîìåíêî, Ì.À. Ãóìåííà, Í.Ñ. Êëèìåíêî, Â.Â. Øåâ÷åíêî, Â.Â. Êëåïêî
äå:  – åíåðã³ÿ ïñåâäîàêòèâàö³¿; T0 – òåìïåðàòóðà Âî-
ãåëÿ; σ0 – ïåðåäåêñïîíåíö³éíèé ìíîæíèê, ïîäàíî â
òàáë. 2.
Äëÿ îö³íêè ïàðàìåòð³â ôðàã³ëüíîñò³ D ³ â³ëüíîãî
îá’ºìó fg âèêîðèñòîâóâàëè ï³äõ³ä, çàïðîïîíîâàíèé ó
[9]. Âèêîðèñòîâóþ÷è âèðàçè: D=B/To ³ fg=(Tg-To)/Â
(Tg – òåìïåðàòóðà ñêëóâàííÿ) òà çíà÷åííÿ Tg=284 Ê
(òåìïåðàòóðà ñêëóâàííÿ ïðàêòè÷íî íå çì³íþâàëàñü
ïðè âàð³àö³¿ âì³ñòó ÏÎÑÑ (äèâ. òàáë. 2)), áóëè ðîçðà-
õîâàí³ ïàðàìåòðè D=5 ³ fg=0,05 äëÿ ÏÎÑÑ-2,18. Çà
Çðàçîê Ea, å <∆Ea>, å B, K-1 <∆B>, K-1 T0, K Tg, K
ÏÎÑÑ-1,65 0,86 0,06 - - - 280
ÏÎÑÑ-2,18 - - 1115 53 227 284
ÏÎÑÑ-3,56 1,06 0,19 - - - 283
Òàáëèöÿ 2. Ðîçðàõóíêîâ³ ïàðàìåòðè äëÿ çàëåæíîñòåé σdc(T), àïðîêñèìîâàíèõ ð³âíÿííÿìè Àððåí³óñà òà
ÂÒÔ, äå <∆Ea> òà <∆B> – ñåðåäí³ êâàäðàòè÷í³ â³äõèëåííÿ Ea òà B
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10
10-1
100
101
102
103
104
105
3
1
2
²,
ñ
ì-1
q, íì-1
Ðèñ. 6. Êðèâ³ ìàëîêóòîâîãî ðîçñ³ÿííÿ ðåíòãåí³âñüêèõ
ïðîìåí³â ïîäàí³ â íàï³âëîãàðèôì³÷íîìó ìàñøòàá³ äëÿ
ÏÎÑÑ-ÏÓ ñèñòåì ñêëàäó: 1 – 1,64; 2 – 2,18 ³ 3 – 3,56 %
íåîðãàí³÷íî¿ ôàçè
êëàñèô³êàö³ºþ, çàïðîïîíîâàíîþ Àíæåëîì [10], öþ
ñèñòåìó ìîæíà â³äíåñòè äî «ôðàã³ëüíèõ», ùî ñâ³ä÷èòü
ïðî çíà÷íèé âïëèâ â³ëüíîãî îá’ºìó íà ïðîöåñè ïåðå-
íîñó çàðÿäó â ñèñòåì³.
Ïîð³âíÿííÿ çíà÷åíü åíåð㳿 àêòèâàö³¿ äëÿ τmax òà σdñ
ñèñòåì ÏÎÑÑ-1,64 ³ ÏÎÑÑ-3,56 (äèâ. òàáë. 1, 2) ïîêà-
çóº, ùî ö³ âåëè÷èíè áëèçüê³ ì³æ ñîáîþ, ùî ï³äòâåðä-
æóº âèð³øàëüíèé âïëèâ ìîëåêóëÿðíî¿ ðóõëèâîñò³ íà
ïðîöåñè ïðîâ³äíîñò³ â äîñë³äæóâàíèõ ÏÎÑÑ-ÏÓ. Åê-
ñòðåìàëüíà ïîâåä³íêà τmax(Ò) ³ σdñ(Ò) â³ä äîë³ ðåàêö³é-
íèõ ãðóï äëÿ ÏÎÑÑ-2,18 ïîâ’ÿçàíà ç âïëèâîì â³ëüíî-
ãî îá’ºìó íà ðåëàêñàö³éí³ ïðîöåñè òà ïåðåíîñ çàðÿäó
â ñèñòåì³ ³ º íàñë³äêîì ñòðóêòóðíî-ìîðôîëîã³÷íèõ
â³äì³ííîñòåé äëÿ öüîãî ÏÎÑÑ-ÏÓ. Çì³íà ñòðóêòóðè
äëÿ ÏÎÑÑ-2,18 ó ïîð³âíÿíí³ ç ³íøèìè äîñë³äæóâàíè-
ìè ÏÎÑÑ-ÏÓ ï³äòâåðäæóºòüñÿ ðåçóëüòàòàìè ðåíòãå-
íîñòðóêòóðíèõ äîñë³äæåíü, ÿê³ ïîäàí³ íà ðèñ. 6.
Âèñíîâêè
Íà îñíîâ³ ä³åëåêòðè÷íèõ äîñë³äæåíü ïîêàçàíî, ùî
âàð³þâàííÿì âì³ñòó ÏÎÑÑ ó ïîë³åô³ðàì³äîóðåòàíàõ
íà îñíîâ³ ÏÏà ìîæíà ³ñòîòíî âïëèâàòè íà ðåëàê-
ñàö³éí³ ïðîöåñè ³ ïðîâ³äí³ñòü îðãàíî-íåîðãàí³÷íèõ
ñèñòåì ïîä³áíîãî òèïó. Ïîêàçàíî, ùî çà 50 %-âîãî
çàì³ùåííÿ ðåàêö³éíèõ ãðóï ÏÎÑÑ íà îðãàí³÷íó ìàò-
ðèöþ, ñïîñòåð³ãàºòüñÿ åêñòðåìàëüíà ïîâåä³íêà ÿê
ïðîöåñó ðåëàêñàö³¿ ïðîâ³äíîñò³, òàê ³ òåìïåðàòóðíî¿
çàëåæíîñò³ ïðîâ³äíîñò³ ïîñò³éíîãî ñòðóìó. Ïîêàçàíî,
ùî õàðàêòåð çàëåæíîñò³ σdñ(Ò) çì³íþºòüñÿ â³ä Àððåí³-
óñ³âñüêîãî äî ÂÒÔ òèïó, ùî ñâ³ä÷èòü ïðî âïëèâ
â³ëüíîãî îá’ºìó íà ïåðåíîñ çàðÿäó â ñèñòåì³.
˳òåðàòóðà
1. Sayari A., Hamoudi S. // Chem. Mater. –1001. – 13. –
P. 3151–3168.
2. Kickelbick G. // Progr. Polym. Sci. – 2003. – 28, ¹ 1.
– P. 83–114.
3. Phillipps S.H., Haddad T.S., Tomczak S.J. // Curr. Opin.
Solid State Mater. Sci. – 2004 – 8, ¹ 1. – P. 21–29.
4. Mori H., Lanzendîrfer M.G., Muller A.H.E., Klee J.E.
// Macromolecules. – 2004. – 37, ¹ 14 – P. 5228–5238.
5. Òåðåùåíêî Ò.À., Øåâ÷óê À.Â., Øåâ÷åíêî Â.Â. //
Ïîë³ìåð. æóðí. – 2005. – 27, ¹1. – Ñ. 3–12.
6. Òåðåùåíêî Ò.À., Øåâ÷óê À.Â., Øåâ÷åíêî Â.Â., Ñíåãèð
Ñ.Â., Ïîêðîâñêèé Â.À. // Âûñîêîìîëåêóëÿð. ñîåäèíåíèÿ.
Ñåð. À. – 2006. – 48, ¹ 12. – Ñ. 2111–2121.
7. Ãóìåííàÿ Ì.À., Øåâ÷óê À.Â., Áîé÷óê Â.Â., Êëèìåíêî
Í.Ñ., Øåâ÷åíêî Â.Â. // Äîï. ÍÀÍ Óêðà¿íè. – 2007. –
¹10. – Ñ. 127–133.
8. Kyritsis A., Pissis P., Grammatikakis J. // J. of Polymer
Sci: Part B: Polymer Physics. –1995. – 33. – P. 1737–1750.
9 Angel C.A. // J. Non-Cryst. Solids. –1991. – 131–132.
– P. 13–31.
10. Angell C.A, Imrie C.T., Ingram M.D. // Polymer Int. –
1998. – 47. – P. 9–12.
Íàä³éøëà äî ðåäàêö³¿ 18 ëèïíÿ 2008 ð.
323
ijåëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ òà ïðîâ³äí³ñòü ã³áðèäíèõ îðãàíî-íåîðãàí³÷íèõ ñèñòåì íà îñíîâ³ ïîë³ïðîï³ëåíãë³êîëþ
Äèýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà è ïðîâîäèìîñòü ãèáðèäíûõ îðãàíî-
íåîðãàíè÷åñêèõ ñèñòåì íà îñíîâå ïîëèðîïèëåíãëèêîëÿ è ïîëèýäðàëüíûõ
ñèëñåñêâèîêñàíîâ
À.À. Ôîìåíêî, Ì.À. Ãóìåííàÿ, Í.Ñ. Êëèìåíêî, Â.Â. Øåâ÷åíêî, Â.Â. Êëåïêî
Èíñòèòóò õèìèè âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ ñîåäèíåíèé ÍÀÍ Óêðàèíû
48, Õàðüêîâñêîå øîññå, Êèåâ, 02160, Óêðàèíà
Ñ ïîìîùüþ ìåòîäà äèýëåêòðè÷åñêîé ðåëàêñàöèîííîé ñïåêòðîñêîïèè ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå
ðåëàêñàöèîííûõ ïðîöåññîâ è ïðîâîäèìîñòè îðãàíî-íåîðãàíè÷åñêèõ êîìïîçèòîâ íà îñíîâå
ïîëèïðîïèëåíãëèêîëÿ è ïîëèýäðàëüíûõ ñèëñåñêâèîêñàíîâ (ÏÎÑÑ). Ïîêàçàíî, ÷òî óðîâíè
ïðîâîäèìîñòè ñèñòåì íà îñíîâå ÏÎÑÑ ñóùåñòâåííî çàâèñÿò îò êîëè÷åñòâà èîíîãåííûõ ãðóïï
è ñîäåðæàíèÿ íåîðãàíè÷åñêîé ôàçû. Îáíàðóæåíî, ÷òî ïðîâîäèìîñòü ïîñòîÿííîãî òîêà èìååò
ýêñòðåìàëüíóþ çàâèñèìîñòü îò ñîñòàâà îðãàíî-íåîðãàíè÷åñêèõ ãèáðèäíûõ ñèñòåì íà îñíîâå
ÏÎÑÑ.
Dielectric properties and conductivity of the hybrid organic-inorganic systems
based on polypropylene glycol and polyhedral silsesquioxane
À.À. Fomenko, Ì.À. Gumenna, N.S. Klymenko, V.V. Shevchenko, V.V. Klepko
Institute of Macromolecular Chemistry NAS of Ukraine
48, Kharkivske shause, Kyiv, 02160, Ukraine
The relaxation processes and conductivity of organic-inorganic systems based on polypropylene glycol
and polyhedral silsesquioxane (POSS) were studied using dielectric relaxation spectroscopy. It is shown
that the levels of conductivity of the systems based on POSS substantially depend on the amount of ion
groups and content of inorganic phase. It is discovered that conductivity of direct current has extreme
dependence on composition of organic-inorganic hybrid systems based on POSS.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7308 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0203-3275 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:16:09Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Фоменко, А.А. Гуменна, М.А. Клименко, Н.С. Шевченко, В.В. Клепко, В.В. 2010-03-26T16:46:58Z 2010-03-26T16:46:58Z 2008 Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліпропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів / А.А. Фоменко, М.А. Гуменна, Н.С. Клименко, В.В. Шевченко, В.В. Клепко // Полімер. журн. — 2008. — Т. 30, № 4. — С. 319-323. — Бібліогр.: 10 назв. — укp. 0203-3275 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7308 541.67 За допомогою методу діелектричної релаксаційної спектроскопії проведено дослідження релаксаційних процесів і провідності органо-неорганічних композитів на основі поліпропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів (ПОСС). Показано, що рівні провідності систем на основі ПОСС істотно залежать від долі йоногенних груп і вмісту неорганічної фази. Виявлено, що провідність постійного струму має екстремальну залежність від складу органо-неорганічних гібридних систем на основі ПОСС. С помощью метода диэлектрической релаксационной спектроскопии проведено исследование релаксационных процессов и проводимости органо-неорганических композитов на основе полипропиленгликоля и полиэдральных силсесквиоксанов (ПОСС). Показано, что уровни проводимости систем на основе ПОСС существенно зависят от количества ионогенных групп и содержания неорганической фазы. Обнаружено, что проводимость постоянного тока имеет экстремальную зависимость от состава органо-неорганических гибридных систем на основе ПОСС. The relaxation processes and conductivity of organic-inorganic systems based on polypropylene glycol and polyhedral silsesquioxane (POSS) were studied using dielectric relaxation spectroscopy. It is shown that the levels of conductivity of the systems based on POSS substantially depend on the amount of ion groups and content of inorganic phase. It is discovered that conductivity of direct current has extreme dependence on composition of organic-inorganic hybrid systems based on POSS. uk Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України Структура і властивості Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів Диэлектрические свойства и проводимость гибридных органо-неорганических систем на основе полиропиленгликоля и полиэдральных силсесквиоксанов Dielectric properties and conductivity of the hybrid organic-inorganic systems based on polypropylene glycol and polyhedral silsesquioxane Article published earlier |
| spellingShingle | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів Фоменко, А.А. Гуменна, М.А. Клименко, Н.С. Шевченко, В.В. Клепко, В.В. Структура і властивості |
| title | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів |
| title_alt | Диэлектрические свойства и проводимость гибридных органо-неорганических систем на основе полиропиленгликоля и полиэдральных силсесквиоксанов Dielectric properties and conductivity of the hybrid organic-inorganic systems based on polypropylene glycol and polyhedral silsesquioxane |
| title_full | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів |
| title_fullStr | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів |
| title_full_unstemmed | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів |
| title_short | Діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів |
| title_sort | діелектричні властивості та провідність гібридних органо-неорганічних систем на основі поліропіленгліколю та поліедральних силсесквіоксанів |
| topic | Структура і властивості |
| topic_facet | Структура і властивості |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7308 |
| work_keys_str_mv | AT fomenkoaa díelektričnívlastivostítaprovídnístʹgíbridnihorganoneorganíčnihsistemnaosnovípolíropílenglíkolûtapolíedralʹnihsilseskvíoksanív AT gumennama díelektričnívlastivostítaprovídnístʹgíbridnihorganoneorganíčnihsistemnaosnovípolíropílenglíkolûtapolíedralʹnihsilseskvíoksanív AT klimenkons díelektričnívlastivostítaprovídnístʹgíbridnihorganoneorganíčnihsistemnaosnovípolíropílenglíkolûtapolíedralʹnihsilseskvíoksanív AT ševčenkovv díelektričnívlastivostítaprovídnístʹgíbridnihorganoneorganíčnihsistemnaosnovípolíropílenglíkolûtapolíedralʹnihsilseskvíoksanív AT klepkovv díelektričnívlastivostítaprovídnístʹgíbridnihorganoneorganíčnihsistemnaosnovípolíropílenglíkolûtapolíedralʹnihsilseskvíoksanív AT fomenkoaa diélektričeskiesvoistvaiprovodimostʹgibridnyhorganoneorganičeskihsistemnaosnovepoliropilenglikolâipoliédralʹnyhsilseskvioksanov AT gumennama diélektričeskiesvoistvaiprovodimostʹgibridnyhorganoneorganičeskihsistemnaosnovepoliropilenglikolâipoliédralʹnyhsilseskvioksanov AT klimenkons diélektričeskiesvoistvaiprovodimostʹgibridnyhorganoneorganičeskihsistemnaosnovepoliropilenglikolâipoliédralʹnyhsilseskvioksanov AT ševčenkovv diélektričeskiesvoistvaiprovodimostʹgibridnyhorganoneorganičeskihsistemnaosnovepoliropilenglikolâipoliédralʹnyhsilseskvioksanov AT klepkovv diélektričeskiesvoistvaiprovodimostʹgibridnyhorganoneorganičeskihsistemnaosnovepoliropilenglikolâipoliédralʹnyhsilseskvioksanov AT fomenkoaa dielectricpropertiesandconductivityofthehybridorganicinorganicsystemsbasedonpolypropyleneglycolandpolyhedralsilsesquioxane AT gumennama dielectricpropertiesandconductivityofthehybridorganicinorganicsystemsbasedonpolypropyleneglycolandpolyhedralsilsesquioxane AT klimenkons dielectricpropertiesandconductivityofthehybridorganicinorganicsystemsbasedonpolypropyleneglycolandpolyhedralsilsesquioxane AT ševčenkovv dielectricpropertiesandconductivityofthehybridorganicinorganicsystemsbasedonpolypropyleneglycolandpolyhedralsilsesquioxane AT klepkovv dielectricpropertiesandconductivityofthehybridorganicinorganicsystemsbasedonpolypropyleneglycolandpolyhedralsilsesquioxane |