塑料的介電常數(shù)測試結(jié)果講義
簡單定義
介電常數(shù),,用于衡量絕緣體存儲電能的性能,。
它是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時的電容量之比,。
它與塑料作為電介質(zhì)制品時,,在電場作用下可儲存電能大小,、發(fā)熱量有關(guān),。
它代表了電介質(zhì)的極化程度,,也就是對電荷的束縛能力,介電常數(shù)越大,,對電荷的束縛能力越強(qiáng),。對于介電材料,介電常數(shù)越大,,電容越大,。
影響介電常數(shù)的因素
(1)材料的極性
一般非極性材料,如PE,、PP,、PS等介電常數(shù)小,,約為2-3;
低極性材料的介電常數(shù)為3-5,;極性材料的介電常數(shù)為4-10,,強(qiáng)極性則更大。
分子對稱性越高的材料,,介電常數(shù)越小,。
如塑料中的F4的介電常數(shù)最小,僅2.1,;PA6的較高,,為4.7。
(2)電場頻率
低頻率的頻率變化對介電常數(shù)影響不大,,高頻率電場則影響較大,,因為極化反應(yīng)需要一定的時間。
所以在高頻場合頻率增大時,,極性材料極化速度來不及反應(yīng)使介電常數(shù)下降,,頻率下降是介電常數(shù)變大。對于非極化材料,,因分子鏈對稱性好,所以介電常數(shù)對頻率變化不敏感,。
(3)環(huán)境溫度
溫度升高時,,非極性材料介電常數(shù)變化不大,而極性材料介電常數(shù)增大,,但溫度升到某一個值時,,會隨著溫度升高而下降。因此極性對溫度變化較為敏感,。這種現(xiàn)象非極性也有,,但變化較小。這兩種材料在Tg或者Tm點上都會發(fā)生介電常數(shù)變大現(xiàn)象,。
(4)相對濕度
濕度增大時,,介電常數(shù)變大,對極性材料影響更大,。因為水是極性介質(zhì),,它擴(kuò)散到分子內(nèi)會增大極性,吸濕后塑料表面的水膜會增加表面電導(dǎo),,促進(jìn)材料極化反應(yīng),。頻率低時,吸水性影響更大,。隨著頻率的增大,,其影響變小,。
常用塑料的介電常數(shù)
1、苯乙烯(PS)25℃,,2.4,;
2、聚碳酸酯(PC)20℃,,50HZ 3.1,;
3、聚甲醛(POM)60HZ 3.7-3.8,;
4,、聚苯醚(PPO)60HZ 2.69-2.78;
5,、聚苯硫醚(PPS)103HZ 3.3,;
6、聚酰亞胺(PI)50HZ ≤4,;
7,、聚醚醚酮(PPEK)104HZ 3.3;
8,、尼龍(PA)1000HZ 3.1-3.7,;
9、聚丙烯(PP) 1.5,。
5G專題:常用高分子材料(塑料)的介電常數(shù)
根據(jù)物質(zhì)的介電常數(shù)可以判別高分子材料的極性大小,。通常,相對介電常數(shù)大于3.6的物質(zhì)為極性物質(zhì),; 2.8~3.6范圍內(nèi)的物質(zhì)為弱極性物質(zhì),;相對介電常數(shù)小于2.8為非極性物質(zhì)。
同理,,我們根據(jù)高分子材料的極性也可以大致推測材料介電常數(shù)大小,,極性基團(tuán)多,介電常數(shù)高,,極性基團(tuán)少介電常數(shù)小,。下面是常見材料的介電常數(shù)的大小:
目前大家探討比較多是5G工程塑料,,主要分為薄膜產(chǎn)品(LCP,,PI等用在線路板,天線),、還有就是結(jié)構(gòu)件(注塑成型),,如低介電LCP、PBT,、PPO,、PPS等,。
選材中既要滿足介電常數(shù)低又要滿足力學(xué)性能、化學(xué)性能,、電性能等因素,。改性塑料的介電常數(shù)跟基材的分子結(jié)構(gòu)有關(guān),同時也跟增強(qiáng)/填充材料的介電常數(shù)有關(guān),。
降低改性塑料的介電常數(shù)方法:
1,、選擇介電常數(shù)較低的樹脂,例如PPO,、PS,、POK等作為基材或者作為合金成分;
2,、增強(qiáng)纖維采用低介電常數(shù)品種,,例如常用的玻璃纖維的介電常數(shù)6-7左右,目前市場已有介電常數(shù)為4-5的低介電玻璃纖維出現(xiàn),;
3,、配方設(shè)計時盡量選擇低介電常數(shù)的助劑,例如增韌劑盡可能采用POE,、SEBS等,,潤滑劑盡可能采用PE蠟、PTFE蠟粉等,;
4,、配方中引入低介電常數(shù)填充料,例如云母粉,、高嶺土等;
5,、通過添加特殊成分或生產(chǎn)工藝改變材料的微觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與形態(tài),;
6、空氣的介電常數(shù)近似1,,改性塑料中引入納米或微米級的微孔可以顯著降低材料的介電常數(shù),。