氟基化合物改性聚丁烯—1薄膜的制备及其介电性能研究

发布时间：2020-05-13 12:39

【摘要】：随着各行各业和科学技术的迅猛进步,电子器件向着微型化发展,对电子材料介电性能要求变高。使用高介电常数的介质膜作为薄膜电容器的电介质,可使其储能密度大大提高,而想要更好的应用薄膜电容器,就需要先深入的对介质膜展开研究。目前被频繁应用的双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)膜已无法再提高其储能能量,因此需要一种新型的聚合物介质薄膜来提高薄膜电容器的储能密度。本论文通过溶液流延和熔融共混两种方法,分别用C8全氟丙烯酸酯和聚偏氟乙烯(PVDF)改性聚丁烯-1(PB-1)来制备复合薄膜。从工艺参数和填料类型分别对改性复合薄膜性能的影响等方面进行了研究,对复合薄膜的微观结构进行了表征,并对其热学性能、介电性能、结晶性能以及储能密度等工作进行探讨,主要结论如下:通过溶液流延法制备的C8全氟丙烯酸酯/聚丁烯-1复合薄膜,发现其晶型未发生改变,但结晶度略有降低。当C8全氟丙烯酸酯添加量为0.1mass%时,薄膜的介电常数达到最大值12.85,且未对薄膜的介电损耗产生影响,复合薄膜的耐击穿强度还略有增大,储能密度增大近13倍。经无水乙醇浸泡24h后,复合薄膜的晶型、结晶度、击穿场强以及介电损耗均未改变,只介电常数略有减小。不同溶剂结晶的复合薄膜基体的晶型都为I晶型,蒸气压越低的溶剂,复合薄膜的结晶度越大,介电常数越大,但是四种溶剂对复合薄膜的介电损耗都没有产生影响。通过溶液流延法制备的PVDF/PB-1复合薄膜,发现未改变基体PB-1晶型,但结晶度有所减小。当PVDF添加量为1mass%时,薄膜介电常数达到最大,为10.89,且PVDF的加入未对薄膜介电损耗产生影响,薄膜储能密度最大提高了近8倍。通过熔融共混法制备的C8全氟丙烯酸酯/聚丁烯-1复合薄膜,研究发现,复合薄膜的晶型没有变化,但结晶度略有降低。当C8全氟丙烯酸酯含量为0.2mass%时,复合薄膜的介电常数是纯PB-1薄膜的3.7倍,为8.15,复合薄膜介电损耗未发生变化,击穿场强增大,储能密度最大提高了近3倍。通过熔融共混制备了PVDF/PB-1以及PVDF/PB-g-MAH/PB-1两种复合薄膜,研究发现,加入PVDF和PB-g-MAH不会改变基体PB-1的晶型,但会使结晶度减小。两种复合薄膜的介电常数在PVDF含量20mass%时有最大值,加入PB-g-MAH的复合薄膜的介电常数略大,这是因为PB-g-MAH改善了PVDF和PB-1的相容性。两种复合薄膜的介电损耗未发生变化,储能密度提高了2倍多。
【图文】：

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哈尔滨工业大学工程硕士学位论文器地位在日益提高，但是，薄膜电容器介质膜的介电常数的能量密度不是很高。电容器是指在厚度为微米级的有机薄膜上蒸镀一层纳米级铝等)后，通过切膜、卷绕、定型、引出端处理、最后封装中产量最多、应用最广泛、规格最齐全的一类电容器[11]。其。

晶体形态,聚丁烯,结晶相,概况

规聚丁烯-1 是一种无定型聚合物，间规聚丁烯-1 熔点为 57℃[15]，目方面的报道还不是很多。全同聚丁烯-1 是一种半结晶热塑性聚合物型，晶型共有五种，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ′、Ⅱ′[16]。聚丁烯-1 最稳定的，Ⅱ晶型则是热力学不稳定态，在常压条件下，聚丁烯-1 结晶只能得到型，但是在室温下，晶型Ⅱ会在 7-10 天内自发转变为晶型Ⅰ，，此为不可晶型Ⅲ和晶型Ⅰ′一般是在溶液中结晶得到的，不过晶型Ⅰ′也可以在高体结晶得到[18]。聚丁烯-1(PB-1)晶体形态、结晶相态及其性能等详见-2。表 1-1 聚丁烯-1 的晶体形态及性能[16]晶型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ'光谱/cm－1925 810 900 900 810 925 792型形态菱形四方形斜方形散式菱形点/℃ 121 ～136 100 ～120 100 ～120 95 ～10强度/MPa 32 32伸长率/% 350 350
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2;TM53

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