Диэлектрические свойства модифицированных γ–излучением композитов полиэтилена высокой плотности / ZnO

Abstract

Из гомогенной смеси порошков полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и окиси цинка (ZnO) методом горячего прессования получены композиты ПЭВП/ZnO. Показано, что с увеличением концентрации ZnO в матрице от 3 до 20 об.% уменьшение ε″ и tgδ в зависимости от частоты отвечает экспоненциальному закону и это объясняется присутствием ряда дипольных элементов, которые появляются при добавлении ZnO, полученного методом термического прессования. Выявлено, что в интервале температур 293–373К и частот 102Гц–1кГц существует два основных релаксационных процесса. При температуре 293К на частоте 1кГц наблюдается максимум β–процесса. При более высоких температурах 323К(ν=5⋅102Гц) и 373К(ν=102Гц) проявляется α–процесс. При увеличении температуры эти максимумы смещаются к более низким частотам. Установлено, что выявленные изменения частотной зависимости после γ–облучения дозой 100кГр композита ПЭВП+5об.% ZnO возникающие при стабилизации частиц ZnO в матрице зависят от проводимости, и показано, что исследованным образцам свойственен целый спектр времен релаксации от τ = 4,3⋅10⁻⁵ до τ = 1,9⋅10⁻⁴ сек. Диэлектрические процессы, наблюдаемые при высоких температурах (373К), характеризуются увеличением ε′ и ε″ в области низких частот, что может быть объяснено ростом проводимости композита ПЭВП+5об.% ZnO.

From homogeneous mixture of high–density polyethylene (HDPE) and zinc oxide (ZnO) it has been obtained HDPE/ZnO composites by hot pressing method. It is shown that with an increase in the concentration of ZnO in the matrix from 3 up to 20 vol.%, the decrease in ε″ and tgδ depending on frequency corresponds to exponential law and is explained by the presence of a number of dipole elements which appear during the addition of ZnO and obtain by thermal pressing method. It has been revealed that within the temperature range of 293–373K and frequency range of 102Hz – 1kHz there are two main relaxation processes. Maximum of β process is observed at 293K temperatureand 1kHz frequency. At higher temperatures 323 and 373K and frequencies 5⋅102Hz and 102Hz there appears α–process. Within temperature increasing, these maxima shift to lower frequencies. It has been established that after γ–irradiation of HDPE+5vol.%ZnO composite with a dose of 100kGy, there have been revealed changes in the frequency dependence which appear within the stabilization of ZnO particles in the matrix and shown that the whole spectrum of relaxation time from τ = 4,3⋅10⁻⁵ to τ = 1,9⋅10⁻⁴ sec is characteristic for the studied sample. Dielectric processes observed at high temperatures (373K) are characterized by an increase in ε′ and ε″ at lower frequency ranges which can be explained by an increase in the conductivity of HDPE+5vol.%ZnO composite.