新型氟聚合物压电性能研究

发布时间：2017-11-08 18:11

  本文关键词：新型氟聚合物压电性能研究

  更多相关文章： 偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物 氢化改性 铁电压电性能

【摘要】：驻极体(electret)是一种特殊的电介质,与普通的电介质不同之处在于驻极体材料经过电场的极化,在拿出电场的条件下依然可以“永久”保持极化的状态,即上下表面仍然保有电荷。且与永磁体材料相似,当驻极体材料被切开时,新的上下表面依然保有相异的电荷,成为两块驻极体材料。因这种材料可以提供一个稳定的电场,并在相当长的时间内不衰减,受到了越来越多的关注,在物理化学生物军事等领域进行着越来越深入的研究。偏聚氟乙烯(PVDF)是一种性能优异的有机高分子驻极体,分子内大量的C-F偶极对驻极体的性能有很重要的贡献,但是PVDF材料需要一系列的加工工序如单轴拉伸,高压极化等才可以得到性能理想的驻极体,因此研究人员的目光转向偏氟乙烯与三氟乙烯的共聚物P(VDF-TrFE)上。P(VDF-TrFE)在保有原本PVDF优异的耐腐蚀性、耐候性、耐溶剂性等的同时不需要像PVDF一样需要复杂且低效的工艺才能达到较高的压电系数(d33)就可以拥有与PVDF不相上下的优异的电性能。本文通过对氢化得到的P(VDF-TrFE),制成薄膜并对其进行了一系列的研究具体如下:1.通过氢化法对商业偏聚氟聚乙烯共聚物P(VDF-CTFE)(80/20 mol%)进行氢化,得到P(VDF-TrFE)(80/20 mol%)产物。由P(VDF-TrFE)(80/20 mol%)制备的薄膜,使用X射线衍射、红外吸收光谱和示差扫描量热法对其进行结构分析,使用铁电测试仪和介电测量系统对其进行电性能分析,使用d33准静态测量仪对其进行压电性能分析。探究了不同热处理方式对氢化方法制备的P(VDF-TrFE)薄膜从结构到性能上的影响,薄膜在流延涂覆制备后,在居里温度点以上熔点以下的温度区域退火可以使薄膜的结晶更加完善,通过XRD和FTIR显示薄膜中只有一种β晶型,DSC显示退火后的薄膜结晶度更高铁电相更加均一,通过铁电测试仪测到在300 Mv/m的场强中最大极化值可以达到11.21μC/cm2,剩余极化值可以达到7.22μC/cm2,矫顽电场可以下降到56 Mv/m,通过介电测量系统测到介电常数在100 Hz下为12.5,通过d33准静态测量仪测到d33可以达到25pC/N。2.通过对VDF与TrFE为80:20的组分分析的结论,对氢化制备的P(VDF-TrFE)(65/35mol%)流延涂覆的薄膜进行相同的处理方法并进行分析,其结晶度电性能等都明显低于P(VDF-TrFE)(80/20 mol%),d33为13 pC/N。3.提出了一种氟聚合物材料PVF在压电方面的应用。PVF因为每个单元都是单氟的结构,故压电性能要低于P(VDF-TrFE)材料,在300 Mv/m的电场下,剩余极化为5μC/cm2,最大极化值为10μC/cm2,d33为11 pC/N,但是该聚合物结晶度很高,经过退火处理之后,其居里转变温度高达168℃,几乎高于所有有报道的铁电高分子聚合物,矫顽电场达到120 Mv/m,其优异的高温稳定性必将吸引该材料在高温铁电高分子材料领域的应用。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.23

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 梁爽;郑茂梅;孙平;汪忠兴;朱基亮;;聚偏氟乙烯结晶结构及其β相制备方法的研究[J];压电与声光;2013年05期

2 李文静;李俊杰;张志成;;聚偏氟乙烯基含氟聚合物介电和储能研究进展[J];高分子通报;2011年12期

，

本文编号：1158236