具有双交联网络结构的纳米复合材料的制备及介电性能

利用官能团反应活化能的差异, 通过控制反应温度和时间制备了一种具有双交联网络结构的钛酸钡/聚芳醚酮纳米复合膜(BT-BCB/c-DPAEK). 对比研究纯聚合物薄膜及未经交联处理和仅进行单交联处理的复合薄膜发现, BT-BCB/c-DPAEK具有更加优异的力学性能和热性能, 并且其介电性能表现出良好的频率稳定性和温度稳定性. 由于双交联网络对于复合材料两相间界面的改善及高温下对聚合物分子链运动的限制, BT-BCB/c-DPAEK表现出十分优异的储能性能, 特别是在150 ℃, 300 MV/m场强下依然保持1.75 J/cm³的储能密度和80%的放电效率.     

含介晶单元的反应性增韧剂改性环氧树脂研究──Ⅰ.柔性链分子量对动态力学与冲击性能的影响

本文合成了既含聚醚柔性链、又含刚性介晶结构单元的活性增韧剂（LCEU(PEG)），用其改性E－51／dicy固化体系。系统研究了增韧剂中柔性链分子量与改性体系动态力学性能、冲击性能之间的关系。动态力学分析表明：改性体系的100℃以下的模量没有降低，并且随LCEU(PEG)中柔性链分子量的降低而略有升高；Tg随LCEU(PEG)的加入而略微降低，随改性剂中柔性链分子量的降低而略微增大。冲击实验结果表明：当LCEU(PEG)柔性链分子链为1000、600时，改性体系的冲击强度可以提高6~7倍；而当LCEU(PEG)柔性链分子链为400、200时冲击强度最大只能提高4倍。     

含硝基偶氮苯侧基的丙烯酸酯液晶聚合物的合成、结构与性质研究(Ⅲ)——分子结构对结晶的影响

以含硝基偶氮苯侧基的丙烯酸酯液晶聚合物为研究对象,利用DSC、WAXD、偏光显微镜等手段研究了分子结构对侧链液晶聚合物结晶行为的影响.结果表明:丙烯酸酯类液晶聚合物的晶区是由介晶基团的规整排列形成的,大分子主链和柔性间隔基不参与结晶.随着柔性间隔基长度的增加,晶区分子排列有序性提高,结晶度增大;非晶共聚组分MA含量的增加,限制了介晶基团的有序排列,当MA含量超过83％后,只得到非晶共聚物.     

丝素蛋白膜在高电场下的介电性能

丝素蛋白的分子结构兼具软段和硬段,且其结构单元具有较大的偶极矩(3.5D),在介电储能领域可能具有应用潜力.本文表征了丝素蛋白薄膜的在高电场下的介电性能,并研究了丝素蛋白的分子结构与高电场下介电性能的关系.结果显示,丝素蛋白的二级结构变化与其高场介电行为关系密切,β-折叠结构增加有利于提高击穿强度,降低介电损耗.通过调整薄膜的制备工艺优化了丝素蛋白薄膜的高场介电性能,优化后的丝素蛋白膜在500 MV/m的电场下放电能量密度可达7.43 J/cm~3,充-放电效率为79.8%.本工作为开拓丝素蛋白在介电领域的应用提供了基础数据,并为进一步优化分子结构提供了参考.     

酞菁改性聚二乙烯基二茂铁的微波介电性能研究

通过在聚1,1′-二乙烯基二茂铁侧链引入酞菁铁对其化学改性,以GPC、IR、TGA、XPS及在1~12GHz频段的介电参数(ε,′ε″)对这种新型的二茂铁高分子进行表征,分析了该聚合物微波介电性能与结构的关系,同时掺杂碳纤维调节其电磁参数,发现改性后的聚酞菁二茂铁其介电性能有明显的提高。     

基于多层结构设计的高储能密度氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料

采用逐层涂布、 分层控制固化程度的方法, 利用聚酰胺酸(PAA, 聚酰亚胺前体)溶液和含有氧化石墨烯（GO）的PAA溶液制备了一系列由高绝缘性PI层与GO@PI介电层交替组合而成的界面清晰且紧密衔接的多层复合薄膜. 通过调控介电层中GO含量及分层结构, 使多层复合薄膜兼具高介电常数和高击穿强度特征. 结果表明, 三层复合薄膜PI/1.0GO@PI/PI的击穿强度为261.5 kV/mm, 储能密度达到1.27 J/cm³, 与相同介电层厚度的单层薄膜相比, 击穿强度和储能密度分别提高了97%和144%, 同时, 其介电损耗也保持在较低水平(tanδ=0.0079). 绝缘层和高介电常数层的协同作用提升了氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的储能密度. 这种简单的多层结构设计有利于氧化石墨烯/聚合物复合材料在介质储能领域的应用.     

柔性高储能TPU/P(VDF-HFP)全有机复合薄膜的制备及性能表征

拥有超快放电速率以及超高功率密度的聚合物薄膜电容器, 在脉冲功率技术、先进电力与电子系统等诸多领域中发挥着关键的作用. 本工作采用溶液刮涂的方法, 制备了柔性全有机热塑性聚氨酯/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(TPU/P(VDF-HFP))复合薄膜, 并结合多种表征手段系统地研究了复合薄膜的微观特性、介电特性、绝缘特性、储能特性以及力学性能. 系统观察和测试结果表明: 适量热塑性聚氨酯添加到P(VDF-HFP)中, 能够形成分散性和相容性均十分优异的两相交联结构, 从而进一步提高复合材料的电学、储能、力学等性能. 在P(VDF-HFP)中添加2% (φ) TPU时, 复合薄膜的特征击穿强度为450 MV/m, 对应的放电能量密度为7.03 J/cm³, 分别提高了25.35%和49%. 此外, 复合材料的机械性能也随着TPU的添加得到一定程度的提高, TPU-2% (φ)/P(VDF-HFP)复合薄膜的杨氏模量、抗拉强度以及断裂伸长率分别达到591.22 MPa, 25.6 MPa, 362%. 通过以上表征分析, 发现在聚合物中添加弹性体橡胶能够形成具有高击穿强度、高能量密度以及高充放电效率等优点的柔性电介质材料, 有望在大规模的工业生产中获得较好的应用.     

马来酸酐接枝热塑性弹性体在PP/PA6共混物中的作用

研究了马来酸酐接枝热塑性弹性体 (TPEg )作为增容剂对聚丙烯 (PP) 尼龙 6 (PA6 )共混体系的相容性、相态以及物理力学性能的影响 .研究结果表明TPEg的加入大大改善了PP PA6共混体系的相容性 ,且随TPEg含量的增大分散相粒径明显降低 ,共混物的韧性以及延展性大大提高 ,同时拉伸强度及模量仍保持较好的水平 .TPEg增容的PP PA6共混物的非等温结晶行为的研究表明 ,共混物中PP和PA6的结晶行为不同于各自纯的聚合物 ,PA6作为成核剂使PP的结晶温度提高 ;而PA6由于TPEg的加入 ,出现分级结晶现象 ,一级结晶温度略低于纯PA6的结晶温度 ,且随TPEg含量增大结晶受阻 ,二级结晶温度与PP的接近 .由于PP、PA 6以及TPEg之间存在较强的相互作用 ,三元共混物中PP及PA6的玻璃化转变温度分别较其纯聚合物升高 .基于上述结果 ,提出了本共混体系的结构模型     

聚偏氟乙烯基含氟聚合物介电和储能研究进展

聚偏氟乙烯（PVDF）和偏氟乙烯（VDF）／三氟乙烯（TrFE）二元共聚物以其优异的铁电、压电性能而备受关注。近年来,该类聚合物经物理／化学改性后表现出非常优异的介电、储能性能,尤其在高储能放电电容器领域被寄予厚望。经分子组成优化和挤出拉伸处理的PVDF基含氟聚合物在室温下具有高介电常数（12～60）,高击穿电场强度,...     

聚苯基单醚喹噁啉薄膜的形变机理

非晶聚合物塑性变形机理主要包括银纹化和剪切屈服[1 ,2 ] .银纹化是链段局部排列疏松区域或缺陷在膨胀应力作用下成为银纹核 ,引发银纹 ,银纹 本体界面应变软化 ,银纹微纤拉伸的应变硬化过程 ,使得聚合物银纹微纤沿拉伸方向取向 ,伴随这一过程聚合物的体积增大[3] .剪切屈服是分子链沿拉伸方向的流动以及分子链间的滑移过程 ,这一过程使聚合物形状改变而体积不变 .聚合物的形变机理与聚合物的内在性质如临界缠结分子量 ,缠结密度或硬度等有关[4] .聚苯基单醚喹啉是一种高性能的芳杂环聚合物 ,它的玻璃化转变温度是 2 98℃ ,它具有耐高温…     

SMA/蒙脱石纳米复合材料增容PA6/ABS共混体系

采用原位插层法制备苯乙烯-马来酸酐交替共聚物/蒙脱石(SMA/MMT)纳米复合材料增容PA6/ABS共混体系,并与SMA及MMT的增容效果进行比较,运用TEM、SEM、DSC及XRD研究了增容剂SMA/MMT及MMT的增容机理.结果表明,采用SMA做增容剂,体系机械性能下降;MMT可使体系拉伸强度提高,但冲击强度下降;采用SMA/MMT纳米复合材料做为增容剂,可提高共混体系的强度及韧性.TEM、XRD、DSC及SEM研究结果表明,PA6/ABS/(SMA-MMT)体系中MMT主要分布于两相界面处,ABS及PA6分子链可进入MMT层间,形成类似于共聚物结构,起到增容剂的作用,从而降低分散相粒径,增加两相界面作用力,有利于体系力学性能的提高.PA6/ABS/MMT体系中MMT主要分布于连续相PA6中,虽然对分散相粒径影响较小,但增强了PA6相强度,使得体系力学性能提高.     

氯化镁增塑改性聚乙烯醇

以氯化镁为增塑剂, 采用流延法制备了增塑改性聚乙烯醇(PVA). 研究了氯化镁与PVA的相互作用以及氯化镁增塑改性PVA的结晶性能、 热性能和机械性能. 研究结果表明, 氯化镁能与PVA大分子发生较强的相互作用, 从而破坏PVA分子链内和链间的氢键, 降低PVA的结晶度. 氯化镁对PVA的热性能影响显著, PVA在加入氯化镁后的热分解过程由纯PVA的两段失重过程转变成三段失重过程. 氯化镁可有效增塑PVA, 其玻璃化转变温度降低, 拉伸强度下降, 断裂伸长率上升, 储能模量下降.     

反应型POSS杂化纳米材料合成及其对聚合物的改性研究进展

多面体低聚笼型倍半硅氧烷(POSS)是一类分子内有机-无机杂化材料。该材料因为同时含有笼型的Si—O—Si核及键合在Si顶点上可设计的有机基团,所以兼具无机材料高的强度和耐温性以及有机基团灵活的可设计性,可广泛用于聚合物的改性。反应型POSS是指POSS上的有机基团与其改性聚合物有较高的反应活性,可以共价键合于聚合物分子链上,提高POSS在聚合物基体中的分散性,增强其界面粘接作用,更大程度提高聚合物的性能。本文综述了近年来反应型POSS的合成,POSS在聚合物增韧补强、耐热阻燃性能、介电性能改性等领域的研究进展,总结了POSS改善无机纳米粒子在聚合物改性体系分散性能方面的研究进展,并指出了今后的发展方向。     

钙钛矿铁电纳米片诱导的P(VDF-TrFE)取向生长（英文）

半结晶的铁电聚合物在柔性电子器件中极具应用前景,控制晶相生长对其性能优化至关重要。本文通过引入少量(0.2%)单晶单畴的PbTiO_3纳米片对P(VDF-TrFE)(简称PVTF)铁电薄膜的生长进行有效调节,获得了高度取向的铁电薄膜且铁电性能得到了大幅提高。PbTiO_3纳米片铁电极化对PVTF极性分子的诱导作用可能是薄膜取向生长与性能提高的原因。     

储能薄膜电容器介电高分子材料

高功率密度、高充放电效率以及超长使用寿命等特点是聚合物薄膜电容器能够广泛应用于电动汽车、智能电网等各类电子电气领域中的重要原因。其中,介电高分子材料因其质轻、击穿强度高、易大规模加工等优点赋予了薄膜电容器更多的可能性。但同时,介电高分子的介电常数普遍较低,导致所制备的电容器能量密度偏低因而不能更好地适应设备小型化轻型化的要求。本文概述了电介质以及薄膜电容器的基本原理以及性能参数,着重介绍了以储能为主要研究方向的介电高分子材料,主要包括聚合物基纳米复合介电高分子、偶极玻璃聚合物、交联型介电高分子以及多组分全有机介电高分子。最后对介电高分子在制备性能优异的储能电容器过程中面临的多重挑战和潜在机遇进行了总结。     

用偏振红外光谱表征经单轴和双轴拉伸的PET薄膜

用偏振红外光谱方法研究了拉伸速率和不同拉伸方式,包括单轴拉伸、双轴同时拉伸和双轴依次拉伸等,对PET薄膜取向的影响。对由不同拉伸方式制得的反式结构含量和密度均基本相同的试样进行比较得出:单轴拉伸试样中分子链相对拉伸方向的轴取向程度最高,分子链在薄膜平面内的取向分布亦最不均匀;双轴拉伸试样中分子平面(苯环面)相对薄膜平面有明显的平面取向,而单轴拉伸试样中分子平面和薄膜平面基本上无共平面趋势。在所用的实验条件下,拉伸速率对取向程度几乎没有影响。     

纳米层状双金属氢氧化物改性PU/PMMA的制备及其弛豫行为

采用原位聚合法,制备了聚氨酯(PU)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/层状双金属氢氧化物(LDH)纳米复合体系(PU/PMMA/LDH).通过广角X射线衍射(WXRD)、透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征,并通过热失重(TGA)、动态力学分析(DMA)和宽频介电谱(BDRS)研究了LDH含量(φ)对PU/PMMA体系热稳定性和弛豫行为的影响.结果表明,当φ<1 wt%时,LDH在聚合物基体中以剥离结构为主,PU/PMMA/LDH体系的玻璃化温度(Tg)降低,最大损耗因子(tanδmax)增大;而当φ>1 wt%时,LDH在聚合物基体中以插层结构为主,插层结构对聚合物分子链的限制使复合体系的Tg升高、tanδmax降低.LDH表面与PU硬段间的氢键作用,使复合体系的α介电弛豫转变随φ增加而向高温方向移动,弛豫过程激活参数增大.     

含硝基偶氮苯侧基的丙烯酸酯液晶聚合物的合成,结构与性…

以含硝基偶氮苯侧基的丙烯酸酯液晶聚合物为研究对象，利用ＤＳＣ、ＷＡＸＤ、偏光显微镜等手段研究了分子结构对侧链液晶聚合物结晶行为的影响。结果表明：丙烯酸酯类液晶聚合物的晶区是由介晶基团的规整排列形成的，大分子主链和柔性间隔基不参与结晶。随着柔性间隔基长度的增加，晶区分子排列有序性提高，结果度增大；非晶共聚组分ＭＡ含量的增加，限制了介晶基团的有序排列，当ＭＡ含量超过８３％后，只得到非晶共聚物。     

周期性变电场下熔体静电纺丝射流的介观模拟（英文）

利用介观模拟的耗散粒子动力学法,对纺丝射流稳定直线段区域进行变电场模拟,并以三维的射流路径呈现出来.研究了不同控制频率下的变电场对聚合物分子链的运动情况、射流直径及下落行为的影响.结果表明,与稳定电场相比,周期性改变电场能够有效提高分子链的拉伸,使射流直径减小,较低的控制频率能够加速射流的下落,从而获得较细的纤维.     

核-壳结构的硅烷偶联剂交联的SrTiO3/PVDF复合物薄膜的铁电和介电性能

通过溶液浇筑法制备了核-壳结构的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷（3-APTS）交联的SrTiO₃/PVDF复合物薄膜,对其进行了XRD、FTIR、TG、DSC、SEM、介电和铁电性能测试。研究发现,使用硅烷偶联剂有助于SrTiO₃在复合物薄膜中实现均匀分散,其可能与硅烷偶联剂可以被用作交联剂连接聚合物和无机材料形成核-壳结构有关。SrTiO₃（ST）的引入有助于提高复合物薄膜的结晶性,但是会导致电活性β-晶相含量的轻微减少。当ST的质量含量达到30%时,复合物薄膜的介电常数可以增大至纯PVDF的2.5倍,并且不会引起介电损耗的明显增加;同时,该复合物薄膜的剩余极化率（P_s）也可以增大到原来的2倍左右。我们的研究表明,在PVDF中引入硅烷偶联剂表面改性的ST是制备具有良好分散性的复合物薄膜以及提升其铁电和介电性能的一种有效方法。