[[高介电常数高分子材料研究.pdf

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1、南京大学博士研究生毕业论文:高介电常数高分子材料研究鱼乞处赶猫丝左丝鱼文中文摘要首页用纸毕业论文题目:一高全至些生直丝丝-专业一塑匕一级博士生姓名:王经文指导教师(姓名、职称):中文摘要电活性高分子(Electro拟ivePolymers，EAPs)是一类在电刺激下能产生形变的功能材料。由于在现代高技术、军事侦察与探测以及空间技术等领域具有重要应用前景，人们对电活性高分子的研究兴趣与日俱增。在各种电活性高分子中，由外加电场控制其响应的电活性高分子，即电场型电活性高分子(fieldtyPeEA卫5)尤其引人注目，原因在于它响

2、应速度快、滞后程度小。电场型电活性高分子包括铁电高分子价口。electricPolymers)、电致伸缩高分子(electrostrictivepolymers)、介电弹性体(dielectricelastomers)以及液晶高分子(liquldcrystalpOlymers)等等。在电场型电活性高分子材料中，聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物呈现出强压电性(Piezoelectricity)和明显的铁电性(丘汀。electricity)，是优良的非线性聚合物，同时其质轻、柔顺性好、易于加工成形状复杂制件的特点也备受人们关注。

3、采用辐照的方法，可以将缺陷引入到PVDF基铁电共聚物，使其转变成高分子弛豫铁电体(relaxorferoelectrics)，在交流电场中，诱导非极性相与极性相之间发生弥散相转变(di肋sedtransformation)，使得聚合物具有较强的电致伸缩性能(electrostrictiveproPerties)，其电致伸缩应变达到4%以上，超过妮酸锌铆钦酸铅(PZN一PT)单晶卜1.7%)，同时，其弹性能密度(elasticelergydensity)达到40)崛，超过了后者(13lJ瓜9)。这样得到的电致伸缩高分子材料，

4、其机电性能(eletromecllanicalproPerties)大大改善。然而，辐照也会给聚合物带来断链以及交联等副作用，导致结晶度降低。因此，为提高PvDF基高分子材料的一一一一一一一一一一一一一一j丝机电性能，研究非辐照的途径是必要的。一个有效地方法是将含有较大体积原子(如cl原子)的第三单体(tennonomer)如氯代氟乙烯(chioronuoroethylen，CFE)引入到含氟共聚物中，使其转变成弛豫铁电高分子，所得三元共聚物的铁电一顺电(feroelectric一arelectric，F一P)相转变温度降

5、低至室温附近，大大拓宽转变的温度范围，并能消除相转变带来的巨大滞后现象，表现了良好的机电性育琶。电场型EAPs的突出特点是介电常数小(电能储存密度低)，为了获得足够高的弹性能密度以及大应变，必须施加10ov/阿以上的激发电场。在这种情况下，电活性高分子很容易被击穿。因此，如何提高此类材料的介电常数是一个关键的问题。解决该问题的一个途径是复合材料途径，即将高介电常数材料添加到聚合物中.早期的研究工作主要集中在陶瓷、金属颗粒与高分子的复合材料，但是，这类复合物的柔顺性很差，而且，介电常数也不够高(必0)。真正重要的突破是QMz

6、hallg等在Nalule报道的偏氟乙烯一三氟乙烯共聚物(P(vDF-TrFE))掺加高介电常数有机固体一酞著铜齐聚物(coPerphthaI0cyamneofigomer，。一cupc)形成的全有机复合物。该复合物具有良好的机电性能。但是，由于复合物两相间相容性差，所掺。一CuPc容易过度聚集，形成导电通道，降低材料的耐电压特性。本课题针对上述问题，开展了如下研究工作:第一部分:PVDF基共聚物接枝。一CuPc的方法化学接枝应该是改善P件DF一升FE)/o一cuPc复合物中两相相容性的有效方法。由于P仅DF一TrFE)与

7、。一CuPc难以直接反应，要想将。一cuPc接枝到P仅DF.TrFE)链上，至少必须对其中之一进行化学修饰，赋予其适当的反应性基团，再与另一个进行反应。本研究采用以下两个途径分别将。一CuPc接枝到p口DRTrFE)主链上。接枝途径一:修饰。一cuPc在。一CuPc分子中引入可聚合的双键，然后，在引发剂作用下，与P仅DF一TrFE)进行自由基接枝反应。一一一一堕剑塑丝型胜型些生创燮贫分子材料研究选择对氯甲基苯乙烯(户cmoromet妙lstyrene，P-CMS)作为偶联剂，通过脱去Hcl(H来自。一CuPc分子四周的一c

8、00H，cl来自p一cMs)，发生酷化反应，将p一cMS接到。一cuPc上，生成cuPc一Ms.带有双键的cuPc一Ms在过氧化苯甲酞(BPO)引发下，与P砰DF-TrFE)进行自由基接枝反应，生成P仅D卜TrFE)一g，b一CuPcm(9和b表示该产品为既有接枝又有共混的混合物，上标m表示小CuPc在