紡織纖維介電性能的主要指標：介電常數、介電強度和損耗因子

介電性能是材料在電場作用下發生極化，由于電荷重新排布所表現出的性質。在電場作用下，電介質（材料）由于極化現象表現出的對靜電能的儲蓄以及在交變電場中的損耗性質。評價材料的介電性能的主要指標有介電常數、介電強度和損耗因子。
1.電介質的介電常數
介電常數是描述電介質極化行為的一個宏觀物理量，反映了電介質在交變電場作用下的綜合特性，描述電介質對外電場作用的響應能力。介電常數是外加電場電壓、頻率和溫度的函數。
有機纖維的相對介電常數一般為２～４，而固態水的相對介電常數高達８１，所以纖維不同回潮率條件下相對介電常數不同，這方面的實例如圖1所示。由于相對介電常數是電子、離子對電場中位移及能量的響應，不同電場頻率下響應將會不同，這方面的實例如圖2所示。
3 \% i( @) X7 @& B4 }0 \

圖1   纖維介電常數與含水率的關系

頻率對棉纖維介電常數的影響

. m9 e2 L( K# P7 n2 `5 E2 N
5 H2 C2 L* x' ]7 H% {常見紡織纖維的相對介電常數見表１２－１。電容式紗線條干儀就是利用其介電性能測量其紗線條干變化的儀器。

紡織纖維的相對介電常數εｒ

	纖維品種   R5 ]! b7 T. T$ y3 p	3 ?3 h0 X0 p9 D1 L9 m, W7 } 相對濕度（０）				& \) \# h; m% A5 M. ?- \8 T* D 相對濕度（６５％）
% t( L; r7 B$ P* N. e- p& J' \8 E １００Ｈｚ 6 `0 _4 x! _- t1 l) f' g		K# O, R* k' X7 K4 u+ x １ｋＨｚ ( a4 J# P) L3 t/ I7 t7 r# y! w	１０ｋＨｚ	F4 T8 W# T/ j$ m １００ｋＨｚ 6 m- |5 z) z4 N) O! k	１００Ｈｚ 0 f0 C7 k/ D- ]	$ N" T" Y( P" Y& e １ｋＨｚ & h! ^6 _5 E- |" P2 |' o! X* R; A" f" h	１０ｋＨｚ 5 \: M3 Q# X3 J) e: @9 p# e5 ?	１００ｋＨｚ ; u" c# w; u# M9 @
棉	w; a6 j- Y( R& p* k	2 z  Q! `6 d9 s; c3 K8 q: s ３．２ ) I1 u6 n* |+ \' Q0 d5 n' ~	2 l) m  X% q( x( N	. G& {/ y; i! I3 a ３．０ 7 f6 D8 A( M: x0 Z# Z/ `	+ Y- n+ ^8 l# {! [7 c# K	* Z. V$ U: U- R- X, {8 v １８．０ # Q& D3 U) V& a% ?* W" P8 d1 L	; w* |, K5 \' g, M# J' W0 _ 8 [5 d# W) Z) {; d& U' y	: w' Y" A& S9 \/ ^3 {0 r ６．０ + @) J; T* p7 y0 F7 `
0 s) r2 k% F: e! G7 t% _+ ? 綿羊毛		! p3 M( A! B2 w ２．７ - m$ g# p7 x. U+ g% i6 O		* R* Z  n9 D, L; |2 C ２．６ , {0 L1 v/ V: P# h6 w+ ]) N	3 n  o- r% x6 f9 N+ D	５．５   w8 l7 V2 a5 ~9 w7 X	; h" L' q: P0 P) N& i	: |. u6 U) w) r. N' f) g* M( D ４．６ 6 {* ]4 o# M8 H( u
8 T' i/ e* c  v2 ^0 O2 @; k- x 桑蠶絲	' k: g+ ?! |6 e	/ t6 c- M# h+ Y	4 N8 @5 K& P7 h4 |			3 `( O3 y- Y! J3 j/ Y ' S% L% l/ T9 s6 ]		４．２ ) `; x/ W' N- a- a0 e! ^" Y1 G
. h$ ^: s. k7 U7 T# n 黏膠短纖維 9 N2 Y0 s7 g+ o8 q' U4 q& l	３．８	$ n' w4 `, Z# S: P4 V& Y ３．６ & Y8 I" M& S5 H3 O5 t1 k! Q	３．６	３．５	2 \  X, X8 r$ v; h, }: U5 w% J １７．０	) q/ S6 i* l+ d1 k ８．４ * s' V8 |1 Z  i	６．０	! F; T+ `  E: f0 \5 q0 T ５．３ 1 c2 k+ r( ^, B
2 ~( P& y# p/ L3 d# a- X) X 黏膠長絲 5 k4 e+ r# E1 X9 H1 T. K3 E" x$ _& H& l	３．８	３．６ " Y4 L( V$ I' T) f; {7 [, V8 Y9 \	8 L# b% j8 W, _+ r% @1 ]) ` ３．６ 1 j' s  J' ~. T. k9 U0 E	$ j$ f) h# h: x. d ３．５	+ d2 f3 c  k9 ? ３７	2 y4 g+ `/ A- H% {. @7 _( l8 w １５．０	9 ~/ S4 n2 o! ]2 ~; G ８．９	1 ?: O3 G) l+ _5 K ７．１ . O& ]$ w: r6 U0 z6 [6 q: |) y- }
醋酯短纖維 : {$ ^1 e' M- o8 m6 b		２．６ ; t5 w% M; b2 O" `. j& v4 G+ M	; f0 l; o* P% z' m2 i6 Q5 x" z% S( k	$ h: X# z8 D: S* ` ２．５	1 `0 M- b% L0 ~	- K. r9 V1 T  i/ [2 j ３．５ # B' ^% @# I: L, {1 A	+ ~1 W* F, R/ E	: b. Z' g4 n  ` ３．３
# Z4 w, R# k" M) W! }% U" ^6 J- [ 醋酯長絲	' M* V; }( u2 }. |$ u 4 d, @/ S: c5 r+ _/ U# l6 U5 r) ?' s	& y1 t) ~) @8 l' h' G ４．０	- h$ ^  c  ]# I* ^3 O	３．７ " k4 S  e- k4 T" v7 F	４．１	$ S7 z. ~6 y' W ４．０ ! F/ l0 t8 O& Y$ B' _! g; {	３．８ % `) `$ W9 y1 N& E& w	３．７ 6 ?) B" x& {8 m$ i; Z9 _" q
0 {/ I. m, J0 Q: R* h+ t7 V; I% @ 錦綸短纖維	K0 F& Z2 g# K5 ^; k + P" v. K7 w2 ]/ |( t	２．５   |) \% R+ L! V, c" _$ L. @' m		. b: t6 S" Q& o3 d3 a( B ２．４ 4 p. F: [: ^, U: X! U% b$ x	3 N* t( {+ [' U! s$ M 9 v  g* w- b  h  }8 u	- h- ~# l7 c, O+ g; ~. b ３．７	h% w- o) S! K$ P8 T# P 1 v; t+ g: i. n0 y7 j  X! l	２．９ 4 E; Q' \: R% y; S* ?' j
錦綸長絲 8 ]$ K* n6 x7 @( D9 U		— * o8 v# H3 O2 R# ^1 n5 k	* ]6 ]4 e- |! C	8 X9 b) S/ h% M, M  @* k  m) p% M/ I —	" Y! A% b0 I$ W8 s3 J 9 `1 U! W3 R' O. n, V7 A) ^" q	４．０ 2 C! f: [) y+ _3 U+ O* P	( e! o0 y% d' t 0 I8 ?$ z" ?0 z8 a$ |7 g' @	1 b  P: @$ w1 `3 @- d4 x ３．２
滌綸短纖維	7 k3 V( `- j1 _. j  Q+ B. `* E ２．６	２．６ 8 r* e. ?/ |8 n4 \  g4 d- C	$ s/ O8 v. \, a6 Y1 Z) K* s% l8 f ２．５	２．３	" W; l& u& K8 s/ O" T1 N3 Q  h ３．７	^! l& y0 D# q& w ３．５	３．４	6 w9 Z( i& h+ D9 \5 P& o1 @+ w ３．３
滌綸長絲 ' D1 ]: G& ?, j/ m6 C				! p' a3 f9 {6 T1 _7 r3 [	5 n% ~% G( `6 C* K + H2 m) a! b2 t- }, [	２．９～３．２	% S* M1 H, q* i: g2 a1 X5 g & X. a5 W" w$ w/ A* s: C	３．０   ]8 @- W" A: w4 i0 Z
. y6 C6 c5 p9 y% B" v+ m1 l( j- [0 a 腈綸（短纖維，去油）	6 X( h* m  F# D6 |	— ' F/ L4 }1 g, p' }: n5 H/ I	3 \) c8 z3 B$ p7 M% G0 i	—	. S3 H0 g7 _* q+ K+ E0 }; V3 y ( o$ I! a( x, |  \1 X! P/ s* O	２．８ ! o* [1 g9 V7 O& N, v  E	7 _' \6 R5 K/ f. s( x	２．５
" n, {3 N0 c5 Y+ b 聚乙烯纖維 7 \! B6 ?" s" M, N" L# t		5 q8 q# d1 M  H& ~* m( } ! d! I- S1 S3 e; a	8 Y) R0 {' r- O. E	/ Z6 R* v, w4 O: a* Y	/ }: X" G4 o  c4 T 7 N/ P' i- ?0 l# a0 g' [  [. ]	2 C5 i' `! p# Z$ N% q: U- W ２．２６ * x! J  ]( |' Z# k" \	0 @; S$ }0 I# n& B! o	6 J, a9 }) H, r$ E& ?& A- D
聚氯乙烯纖維 ; H" v& P5 F* c# L4 w3 M	8 t0 d! X# h) o, w3 f& I* p # p( v% U( H5 i" k# m	0 j: s' K) H) S& B" C# [- j	( t  F. X; X  b( a. {( V	], ^# u$ c, _- a, l( S8 G4 f' r	) d3 _" C+ t; I+ b) L; V5 t" Q) _	% N, v" Z& z4 k, h! e' H ４．４５ 1 g- H; P/ x2 d5 O; E) n* a	6 T1 t& b6 S( b . E2 I* k: \- }+ S( v1 R	9 _7 L: z1 w. M7 v6 X+ H
聚丙烯纖維	. O3 w' y) b: {; ?- X$ |# F	! |/ N. ]; L% M* P! y	3 \( _& `5 a' Y; Q9 A. f( U1 N		9 S4 C4 a3 {2 ~7 J* i	２．２	% H3 k* E" z3 o- D3 R: o5 y	1 T& M" B+ c8 s: H- l
4 Y) p+ r% E, F) B 聚四氟乙烯纖維	4 L9 `$ W# |- P& b, n; {/ F, S- |: r : R: X" ?2 A% ~		! t/ V" B  w3 _+ j$ g: h	) M. _% k- C: h# x0 \9 ^0 ]3 |	+ Y' w2 |9 [7 ?( l' N8 e4 w4 y& l	9 ~! ]* Z* X' W# V2 i# y ２．１ % h9 I. m& o( h	: u+ `9 G2 j+ D" g* P % g# \' {. W8 ~

　注　空氣的相對介電常數為１．００１８。

. ^8 ]! c  N: W; ^( Z0 e, e

2.電介質的介電損耗因素
電介質在外加交變電場作用下，極性基團和極性分子旋轉、搖擺、碰撞、摩擦消耗能量使其內部發熱。電介質在電場作用下，在單位時間內發熱而消耗的能量稱為電介質的損耗功率，或稱為介電損耗功率，介電損耗功率是應用于交變電場中電介質的重要品質之一。與介
電常數一樣，介電損耗功率是頻率ｆ、溫度和外加電場強度Ｅ的函數。介電損耗功率Ｐ可以用公式表示。
% {* G$ u$ V9 d+ D6 f% WＰ＝０．５５６·ｆ·Ｅ２·εｒ·ｔａｎδ· ×１０－１２

介電損耗功率取決于介電常數εｒ和介電損耗角正切ｔａｎδ（亦稱介電損耗因素）。εｒ和ｔａｎδ主要由纖維的組成和結構決定，也與電場頻率有關。干燥纖維材料的介電常數一般為２～４，ｔａｎθ為０．００１～０．０５，而固態冰的介電常數為５～８１，ｔａｎθ為０．１５～１．２，吸附固態水的介電損耗因數至少比干燥紡織纖維大幾十倍，因此不同回潮率的纖維有不同的介電性能。固態水的
- V! j% s" L) r. E, k介電性能如圖所示。

固態水的介電性能

* l: G# R6 `: L$ x" \# ^' @被加熱物質的介電損耗是微波加熱干燥的主要機制，也是現代軍事雷達隱形（吸波）材料的主要機制。
, _  y! F- E5 q$ {, y* l在真實介電材料中，產生介電損耗的原因和種類多種多樣，但常見的形式主要有電導損耗、極化損耗、電離損耗和結構損耗幾種類型。
, O1 ^9 y, }) t6 N' }7 D（１）電導損耗：在外電場的作用下，電介質中總會存在少量載流子發生貫穿于兩個電極之間的定向遷移而引起微弱的電流，這種電流在介電物質的極化過程中稱為漏導電流，而漏導電流引起的介電損耗稱為電導損耗。介電材料的電阻值越小，即絕緣性越差，漏導電流就越大，電導損耗越嚴重。
（２）極化損耗：在介電物質極化過程中產生的介電損耗，稱為極化損耗。極化損耗是極化電場頻率的函數，極化損耗在具有極性結構的高分子中普遍存在。
（３）電離損耗：由于介電物質在外加電場作用下發生電離時產生能量損耗。絕緣物質中電離損耗通常是造成介電擊穿的重要原因之一，應當避免。
（４）結構損耗：由于介電物質內部結構不均勻而產生的介電損耗。

3.電介質的介電強度
當施加于電介質上的電場強度（即電壓）增大到一定程度以上時，電介質由介電狀態轉變為導電狀態，這一突變現象稱為電介質的擊穿，此時所加的電壓稱為擊穿電壓，用Ｕｂ表示，發生擊穿時的電場強度稱為擊穿電場強度，用Ｅｂ表示，又稱為介電強度，它們在均勻電場中有以下關系。
Ｅｂ＝Ｕｂ/ ｄ
$ u7 P; J$ z# q  n8 |9 y1 R式中ｄ為纖維材料的厚度（ｍｍ）。各種電介質都有一定的介電強度，即不允許外電場無限加大。在電極板之間填充電介質的目的就是使極板間可承受的電位差能比空氣介質承受得更高些。幾種纖維的介電強度見表。

介電擊穿強度(ｋＶ／ｍｍ)

纖維品種	溫度２０℃，相對濕度０	溫度２０℃，相對濕度６５％	纖維品種	溫度２０℃，相對濕度０	溫度２０℃，相對濕度６５％
棉纖維	８～１３．６	４．５	石棉纖維		２．４
綿羊毛		４．０～５．０	氯綸		４０．０
乙綸		１８．０	維綸		３．５
醋酯纖維		１３．０	真空	１００
滌綸		１２．０～１５．０	空氣		３．０
錦綸６６		１６．０
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