基于巯基点击化学制备本征高电力学性能介电弹性体的研究

发布时间：2016-07-27 08:15

  本文关键词：新颖介电弹性体复合材料的设计、制备及性能，由笔耕文化传播整理发布。

《北京化工大学》 2015年

基于巯基点击化学制备本征高电力学性能介电弹性体的研究

孙海斌  

【摘要】：介电弹性体(DE)是电活性聚合物的一种,在外加电压下可以产生大形变从而将电能转化为机械能。介电弹性体驱动器(DEA)由于其优越的性能如质量轻,能量密度大,效率高等,而被广泛研究及应用于人工肌肉,传感器,智能机器人等领域。然而由于其内在原因(用作DEA的DE介电常数低),获得大形变通常需要很高的驱动电压,这增加了DEA的设计成本同时对人体及设备存在潜在危险。传统的来提高其性能的方法包括引入填料制备复合型DE,然而由于其固有原因同样存在一些问题,如模量提高,加工性能变差,击穿强度降低等。因此通过分子设计化学合成或接枝改性制备兼具高介电常数和低模量的新型均质介电弹性体将是发展低驱动电压大应变的新一代介电弹性体的重点方向。合成或改性方法主要集中在向弹性体基体上引入极性基团,然而由于传统的制备方法的限制,引入的极性基团的性质和含量有限。在此我们通过巯基烯烃点击化学反应制备了一种基于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)的具有本征高电力学性能的绿色介电弹性体。不同极性基团(酯基,氰基)被接枝在SBS的主链或者侧链的双键上。(1)在接枝酯基后PB和PS相的相容性增加,使得SBS的相分离效果减弱,PB和PS相态发生改变,尺寸均降低。SBS的拉伸强度(仍高于3MPa)以及模量均显著降低,同时介电常数大幅提高(在103Hz下从4.3提高到12.2),最大电致形变由0.42%提高到5.5%,在某一给定驱动电压下电致形变显著提高(如在15kV/mm下由0.01%提高到3.0%)。(2)在接枝氰基后SBS的拉伸强度以及模量均显著降低,同时介电常数大幅提高(在103Hz下从4.3提高到7.32),最大电致形变由0.79%提高到2.12%,在某一给定驱动电压下电致形变显著提高(如在15kV/mm下由0.01%提高到1.06%)。在此,我们的方法提供了一种简单的高效的且可控的制备方法,可以制备具有高介电常数,低电压下可产生大驱动应变,高机械性能,优良加工性能和可回收性的绿色介电弹性体。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ334
【目录】：

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