基于PVDF的全有機(jī)介電材料制備、結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、隨著人們生活水平的不斷提高，儲(chǔ)能材料已經(jīng)受到人們極大的關(guān)注。高介電薄膜因其具有高的介電性能和大的儲(chǔ)能面積已經(jīng)成為目前迫切發(fā)展的一類(lèi)新型電儲(chǔ)能材料。聚合物具有優(yōu)異的成膜性能和高場(chǎng)儲(chǔ)電能力，因此全聚合物介電材料為儲(chǔ)能薄膜的開(kāi)發(fā)提供了有益的途徑。本文采用介電常數(shù)較高的聚偏氟乙烯（PVDF）作為基體，與極性結(jié)晶的聚酰胺（PA）進(jìn)行共混，通過(guò)不同的加工方式和微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控手段，制備具有高介電性能的全聚合物薄膜材料。
　　 本論文的主要研究?jī)?nèi)

2、容與結(jié)果如下：
　　 1.以不同結(jié)構(gòu)的PA6、PA66和PA11分別與PVDF共混，制備了PA/PVDF共混材料。通過(guò)FTIR、XRD、DSC、SEM等測(cè)試表征發(fā)現(xiàn)PA與PVDF沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，共混體系中PA和PVDF的結(jié)晶結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯改變，但是結(jié)晶完善程度有所下降。
　　 2.以PA11為主要研究體系，力學(xué)性能研究表明：PA11與PVDF在任意組成時(shí)，PA11/PVDF共混材料都具有良好的延伸率和高的拉伸強(qiáng)度。對(duì)共混

3、體系進(jìn)行定向拉伸，當(dāng)交變頻率在102～107Hz時(shí)，PA11/PVDF共混材料表現(xiàn)出理想的頻率和溫度穩(wěn)定性。當(dāng)PA11與PVDF的質(zhì)量比為20:80時(shí)，PA11/PVDF介電常數(shù)高達(dá)25，是純PVDF的3倍，純PA11的6倍，XRD分析表明定向拉伸的PA11/PVDF共混材料中PVDF誘發(fā)了較多的β晶。
　　 3.將強(qiáng)極性的小分子DMSO引入PA11/PVDF共混體系中，通過(guò)溶液共混的方式制備了PA11/PVDF共混材料。DMS

4、O的強(qiáng)極性作用使PA11/PVDF中的PVDF形成了更多的β晶；當(dāng)DMSO-H2O沉淀劑配比為5:95時(shí)，PA11/PVDF共混薄膜（PA11：PVDF=80:20）的介電常數(shù)高達(dá)188.1，但是由于DMSO對(duì)共混體系不穩(wěn)定的締合作用，在較高的交變頻率下，共混材料的介電損耗也較大，達(dá)到了1.37。
　　 4.通過(guò)小分子接枝技術(shù)，將GMA與PA11熔融反應(yīng)接枝得到PA11-g-GMA，再與PVDF進(jìn)行共混制備PA11-g-GMA/

5、PVDF共混材料。GMA的強(qiáng)極性作用及接枝反應(yīng)的形成，是共混材料的介電性能大為提高。當(dāng)GMA添加量為10wt％時(shí)，PA11-g-GMA/PVDF共混物的介電常數(shù)為34，介電損耗小于0.05。
　　 5.自行合成了乙酸乙烯酯與馬來(lái)酸酐交替共聚物（VA-MA）并以其作為PA11/PVDF的大分子增容劑。VA-MA與PA11反應(yīng)生成了PA11-g-VA-MA接枝共聚物，與PVDF進(jìn)行共混后發(fā)現(xiàn)：PA11-g-VA-MA降低了兩相界面張

6、力，提高了PVDF與PA11的相容性。但是相容程度的大幅度改善，并沒(méi)有使共混體系的介電常數(shù)明顯提高，只是共混體系的介電損耗較小。
　　 6.采用高分子SMA作為PA11和PVDF的增容劑，通過(guò)熔融共混制備了PA11/PVDF/SMA共混材料，并對(duì)共混材料進(jìn)行了定向拉伸。所得的共混材料表現(xiàn)出優(yōu)異的介電性能，當(dāng)SMA添加量為1wt％時(shí)，PA11-g-SMA/PVDF共混物的介電常數(shù)高達(dá)60，介電損耗在0.07以下；通過(guò)電壓-電流測(cè)試