高介电芳香族聚脲薄膜的制备及储能性能

发布时间：2021-09-29 09:37

　　随着现代科技的发展进步,集成电路在现代电子器件和电力系统（如医疗设备、混合动力汽车（HEVs）、过滤器、开关电源和动力武器系统）中具有广阔的应用前景;聚脲以开路故障小、重量轻、击穿强度高、与有机基板或印刷电路板的相容性好等特点引起了人们的关注。本文通过制备两种不同结构的聚脲以及以聚脲薄膜为基体进行陶瓷纳米粒子和导体材料的掺杂改性,达到进一步提高基体聚合物的介电常数的目的。利用常温下的介电常数、不同电场下的D-E回线来分析样品的介电、储能性能。本文采用溶液聚合的方式,利用4,4’-二氨基二苯醚（ODA）与4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）（MDI）通过控制不同反应条件与异氰酸酯指数（R）制备芳香族聚脲薄膜ArPUⅠ,当R为1.06时,聚合反应进行的最为充分,各方面性能最优,此时ArPUⅠ的介电常数在频率大于103 Hz时可以稳定在5.89。在此基础上,向结构中引入间苯二胺（m PDA）,控制其摩尔分数为二胺比例的0%～50%,以10%的梯度递增,制备偶极密度更高的芳香族聚脲薄膜ArPUⅡ系列薄膜;其中ArPUⅡ-20%在保持良好的力学与热稳定性的基础上,击穿场强可达516 MV/m,进而得... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

混合动力汽车电容器绕组示意图[28]

汗不旌蟮玫降幕旌衔锉∧ぞ哂泻芨叩慕榈绯Ｊ?εr=7.5)，同时保持着较低的介电损耗(<1%)。材料的属性决定了元器件的等级，电介质材料的属性包括介电常数、介电击穿尝介电损耗、缺陷含量(及其影响)、电子结构、玻璃化转变和熔化温度、聚合物形态和流变学、固有热导率等。这些属性之间彼此相互影响，热导率会随着介电常数的增加而提高，但不能为了满足薄膜的介电常数在电力系统中应用中可行性而减低其热导率。图1-3为聚合物电容器介质的材料要求，这些材料按性能分级排列，从而更实际的确定出获得良好介电特性的改性方式。图1-2常见电容器电介质性能的评估标准[28]从图1-2中可以看出提高介电常数和击穿强度是电介质材料的发展方向。然

涮宓慕榈缢鸷母撸??畛渚酆衔锏幕鞔┏〉停?嗖隳さ姆椒ㄌ峁┝肆榛畹幕?合介质的方式，尽管如此，与这项技术相关的担忧仍然围绕着制造成本和薄膜之间的表面接触上。1.4聚合物复合薄膜1.4.1导体/聚合物复合薄膜当使用导电材料作为填料时，纳米复合材料的介电性能和电学性能主要取决于其渗流行为；当导电填料掺杂量较低时，填料颗粒彼此之间相互分离，此时复合材料的性能主要取决于基体的性质；当导电填料的掺杂量增大时，纳米复合材料中的粒子会相互接触形成导电通道，这时纳米复合材料就从绝缘状态向导电状态的转变。如图1-3所示，当导电填料浓度非常接近但仍然低于渗透阈值时，这种纳米复合材料的介电常数会突然增加一个甚至几个数量级，导电聚合物复合材料在这种情况下仍然是绝缘体，如果超过渗流阈值，导电填料之间相互搭接将会在复合材料中形成大量的导电网络从而失效。图1-3导体复合材料中的渗流模型[54]一维(1D)和二维(2D)的大长径比碳纳米材料，特别是碳纳米管(CNT)和石墨烯纳米薄片(GNs)以其优异的导电性、较大的比表面积和优异的机械性能受到广

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型高储能密度聚合物基绝缘材料[J]. 郑明胜,查俊伟,党智敏.  电工技术学报. 2017(16)



本文编号：3413489