多元复合型硅橡胶介电弹性体的制备及性能研究

发布时间：2021-05-24 03:01

　　介电弹性体（DE）是一种可以实现机械能和电能相互转换的智能材料。由于其良好的机械柔韧性,易于加工,重量轻和生物相容性等,DE在驱动器领域具有广阔的应用前景。为了使DE在驱动器领域中得到更好的应用,制备出一种介电性能高,弹性模量低,在较小的驱动电压下产生较大形变的DE成为了研究的重点。硅橡胶主链由硅和氧原子交替构成,具有出色的加工性能,电绝缘性和低成本等优点,是一种非常理想的介电弹性体材料。本文中先后采用了室温固化的端羟基缩合硅橡胶（SR）以及高温硫化的甲基乙烯基硅橡胶（MVSR）作为基体材料,加入钛酸钡（BT）,二氧化钛（TO）,氮化硼（BN）,氧化锌（ZnO）等无机填料制备了各种介电弹性体复合材料并进行了研究。在本文第三章中,采用溶液共混法制备了 SR/BT,SR/TO,SR/BT/BN,SR/TO/BN,SR/BT/ZnO,SR/TO/ZnO等复合材料,发现加入BN,ZnO后能提高复合材料的力学性能,介电性能和电击穿强度,且BN在提高复合材料的电击穿强度方面的效果更明显。在本文第四章中,以MVSR为基体,通过机械共混法制备了MVSR/BT,MVSR/BN,MVSR/BT/BN等复合... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 介电弹性体材料概述
        1.2.1 介电弹性体驱动机理
        1.2.2 影响介电弹性体驱动性能的几种因素
        1.2.3 介电弹性体面临的挑战
    1.3 聚合物基介电弹性体复合材料
        1.3.1 添加导电填料制备聚合物基介电弹性体复合材料
        1.3.2 添加陶瓷填料制备聚合物基介电弹性体复合材料
    1.4 本课题研究的目的与意义,内容及创新之处
        1.4.1 本课题研究的目的与意义
        1.4.2 本课题研究的内容
        1.4.3 本课题研究的创新之处
第二章 实验部分
    2.1 实验原料及试剂
    2.2 实验仪器与设备
    2.3 样品的合成与制备
        2.3.1 改性剂改性BT
            2.3.1.1 曲拉通改性BT
            2.3.1.2 硬脂酸改性BT
            2.3.1.3 硅烷偶联剂改性BT
        2.3.2 SR复合材料的制备
        2.3.3 MVSR复合材料的制备
    2.4 测试方法与表征手段
        2.4.1 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析
        2.4.2 热失重分析(TGA)
        2.4.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.5 硫化性能测试
        2.4.6 RPA测试
        2.4.7 力学性能测试
        2.4.8 介电性能测试
        2.4.9 电致形变性能测试
第三章 SR基介电弹性体复合材料的制备及性能研究
    3.1 SR/BT/BN复合材料的性能
        3.1.1 SR/BT/BN复合材料的力学性能
        3.1.2 SR/BT/BN复合材料的介电性能
        3.1.3 SR/BT/BN复合材料的电击穿性能
    3.2 SR/TO/BN复合材料的性能
        3.2.1 SR/TO/BN复合材料的力学性能
        3.2.2 SR/TO/BN复合材料的介电性能
        3.2.3 SR/TO/BN复合材料的电击穿性能
    3.3 SR/BT/ZnO复合材料的性能
        3.3.1 SR/BT/ZnO复合材料的力学性能
        3.3.2 SR/BT/ZnO复合材料的介电性能
        3.3.3 SR/BT/ZnO复合材料的电击穿性能
    3.4 SR/TO/ZnO复合材料的性能
        3.4.1 SR/TO/ZnO复合材料的力学性能
        3.4.2 SR/TO/ZnO复合材料的介电性能
        3.4.3 SR/TO/ZnO复合材料的电击穿性能
        3.4.4 SR复合材料的能量密度
    3.5 本章小结
第四章 MVSR/BT/BN介电弹性体复合材料的制备及性能研究
    4.1 MVSR/BT复合材料的性能
        4.1.1 MVSR/BT复合材料的硫化特性
        4.1.2 MVSR/BT复合材料的微观结构分析
        4.1.3 MVSR/BT复合材料的RPA分析
        4.1.4 MVSR/BT复合材料的力学性能
        4.1.5 MVSR/BT复合材料的介电性能
        4.1.6 MVSR/BT复合材料的机电性能
    4.2 MVSR/BN复合材料的性能
        4.2.1 MVSR/BN复合材料的硫化特性
        4.2.2 MVSR/BN复合材料的RPA分析
        4.2.3 MVSR/BN复合材料的力学性能
        4.2.4 MVSR/BN复合材料的介电性能
        4.2.5 MVSR/BN复合材料的机电性能
    4.3 MVSR/BT/BN复合材料的性能
        4.3.1 MVSR/BT/BN复合材料的硫化特性
        4.3.2 MVSR/BT/BN复合材料的微观结构分析
        4.3.3 MVSR/BT/BN复合材料的RPA分析
        4.3.4 MVSR/BT/BN复合材料的力学性能
        4.3.5 MVSR/BT/BN复合材料的介电性能
        4.3.6 MVSR/BT/BN复合材料的机电性能
    4.4 不同改性剂改性的MVSR/10wt%BT/10wt%BN复合材料的性能
        4.4.1 不同改性剂改性的BT的FTIR分析
        4.4.2 不同改性剂改性的MVSR/10wt%BT/10wt%BN复合材料的硫化特性
        4.4.3 不同改性剂改性的MVSR/10wt%BT/10wt%BN复合材料的RPA分析
        4.4.4 不同改性剂改性的MVSR/10wt%BT/10wt%BN复合材料的力学性能
        4.4.5 不同改性剂改性的MVSR/10wt%BT/10wt%BN复合材料的介电性能
        4.4.6 不同改性剂改性的MVSR/10wt%BT/10wt%BN复合材料的机电性能
    4.5 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的性能
        4.5.1 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的反应机理
        4.5.2 BN,BT和BT-Si747颗粒的表征
        4.5.3 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的硫化特性
        4.5.4 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的微观结构分析
        4.5.5 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的RPA分析
        4.5.6 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的力学性能
        4.5.7 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的介电性能
        4.5.8 MVSR/BT-Si747/BN复合材料的机电性能
    4.6 本章小结
第五章 MVSR/TO/BN介电弹性体复合材料的制备及性能研究
    5.1 MVSR/TO复合材料的性能
        5.1.1 MVSR/TO复合材料的硫化特性
        5.1.2 MVSR/TO复合材料的微观结构分析
        5.1.3 MVSR/TO复合材料的RPA分析
        5.1.4 MVSR/TO复合材料的力学性能
        5.1.5 MVSR/TO复合材料的介电性能
        5.1.6 MVSR/TO复合材料的机电性能
    5.2 MVSR/TO/BN复合材料的性能
        5.2.1 MVSR/TO/BN复合材料的硫化特性
        5.2.2 MVSR/TO/BN复合材料的微观结构分析
        5.2.3 MVSR/TO/BN复合材料的RPA分析
        5.2.4 MVSR/TO/BN复合材料的力学性能
        5.2.5 MVSR/TO/BN复合材料的介电性能
        5.2.6 MVSR/TO/BN复合材料的机电性能
    5.3 不同粒径组合的MVSR/TO/BN复合材料的性能
        5.3.1 TO和BN的FTIR分析
        5.3.2 不同粒径组合的MVSR/TO/BN复合材料的硫化特性
        5.3.3 不同粒径组合的MVSR/TO/BN复合材料的微观结构分析
        5.3.4 不同粒径组合的MVSR/TO/BN复合材料的RPA分析
        5.3.5 不同粒径组合的MVSR/TO/BN复合材料的力学性能
        5.3.6 不同粒径组合的MVSR/TO/BN复合材料的介电性能
        5.3.7 不同粒径组合的MVSR/TO/BN复合材料的机电性能
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：3203432