聚合物微波干燥效應(yīng)的基礎(chǔ)理論

聚合物微波干燥效應(yīng)的基礎(chǔ)理論

    聚合物的微波加工多利用微波的加熱效應(yīng)，其加熱機(jī)理是材料在外加電磁場作用下，內(nèi)部介質(zhì)的極化產(chǎn)生的極化強(qiáng)度矢量落后于電場一個(gè)角度，從而導(dǎo)致與電場相同的電流產(chǎn)生，構(gòu)成了材料內(nèi)部的功率耗散，從而將微波能轉(zhuǎn)變成熱能。。

    可以看出，在頻率和電場強(qiáng)度不變的情況下，熱效應(yīng)決定于介電損耗角。分別為靜態(tài)介電常數(shù)和高頻介電常數(shù)，是介電常數(shù)實(shí)部的最大值和最小值。在較高頻率下，d和屆松弛變化將影響分布值，但不會(huì)影響值，Chen M等利用值的變化研究了聚合物材料結(jié)構(gòu)與介電特性的關(guān)系。聚合物的值決定于以下幾個(gè)因素。

    (1)基團(tuán)偶極距各種基團(tuán)偶極距極化的順序?yàn)椋?/p>

     S02>CONH>CN>C=0>C1>C02R>0>C03>C—C

    研究發(fā)現(xiàn)丁腈橡膠中一CN基團(tuán)在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)有誘導(dǎo)主鏈作用，產(chǎn)生大的偶極松弛，使介電損耗角正切和(￡。一8。。)值增大，所以丁腈橡膠可被微波迅速加熱。

    (2)極化基團(tuán)的摩爾分?jǐn)?shù)研究發(fā)現(xiàn)，隨丙烯腈含量的增加，丙烯腈一丁二烯共聚物的(8。一8。)值隨之增大。

    (3)氫鍵研究發(fā)現(xiàn)，聚合物介電特性主要決定于分子間和分子內(nèi)的氫鍵，氫鍵越強(qiáng)，鏈移動(dòng)越困難，(￡。一￡。)值降低。

    (4)化學(xué)結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)：PVAC和PET的介電特性不同，前者極性基團(tuán)一酯基位于側(cè)鏈，具有更大的可移動(dòng)性，介電損耗和(8。一8。)值較大；后者極性基團(tuán)位于主鏈，移動(dòng)性差，介電損耗和(s。一￡。)值較／J、。

    (5)空間位阻效應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)，在PMMA中，由于d一甲基的空間位阻致使主鏈僵硬，空間位阻越大，介電損耗角正切和(s。一￡。。)值就越小。此外，空間位阻效應(yīng)亦影響結(jié)晶度和鏈的移動(dòng)。

    (6)結(jié)晶度研究發(fā)現(xiàn)，隨結(jié)晶度的增加，鏈移動(dòng)減小，介電損耗角正切降低，(8n-s。)值減小。

    (7)交聯(lián)密度研究發(fā)現(xiàn)，過氧化二異丙苯交聯(lián)的丁腈橡膠隨交聯(lián)密度的增加，鏈移動(dòng)減小，介電損耗角正切降低，(￡，廠￡。)值減小。

    (8)物理狀態(tài)研究發(fā)現(xiàn)，聚氯乙烯中一Cl極性比聚氯丁烯中所含一Cl高，但在室溫下，聚氯丁烯的介電常數(shù)比聚氯乙烯高，(￡。一8。)值比聚氯乙烯大。這是因?yàn)槭覝叵?，聚氯丁烯處于橡膠態(tài)，鏈可自由移動(dòng)，介電常數(shù)決定于鏈段偶極轉(zhuǎn)向極化，因此介電損耗角正切較大，(s。一￡。)值較高，聚氯乙烯在室溫下為玻璃態(tài)，鏈移動(dòng)受限，介電常數(shù)僅取決于基團(tuán)本身的偶極轉(zhuǎn)向極化，因而介電損耗角正切較小，(￡。一￡。)值較低。