软段调控对聚氨酯弹性体的结构及介电性能影响

发布时间：2023-12-12 18:26

　　介电弹性体在人工肌肉、驱动器以及发电机等方面具有广泛的应用。而聚氨酯(PU)体系更是具有单体多样化的特点以及软硬段交替排列的独特结构,使其具有可调性。本论文主要围绕以下几个方面展开:(1)以聚酯多元醇作为软段合成了聚酯型聚氨酯弹性体(PU),分析软段结构对其微相分离结构以及相关性能的改善。研究结果表明,软段结晶度大小顺序为:聚己内酯二醇(PCL)<聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)<聚己二酸己二醇酯二醇(PHA),软段的结晶行为对聚氨酯弹性体的结构影响较大,进而影响相关性能。当提高软段结晶能力时,PU的弹性模量和击穿强度随之增加,但是相分离结构出现的几率降低,断裂伸长率、介电常数以及驱动面积应变均呈现下降趋势,弹性回复性能也变差。(2)不同硬段含量聚氨酯弹性体的合成,分析了硬段含量对PU的相分离结构和相关介电、力学性能产生的影响。实验结果证实,当聚氨酯中加入硬段的含量从20%增长到40%时,聚氨酯弹性体的微相分离结构得到改善,硬畴的尺寸增加,硬段中氢键的作用力及其结晶能力增强,弹性模量和击穿强度得以增加,但是断裂伸长率、介电常数和驱动面积应变均略有降低,弹性回复性能也变差了。(...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 电活性聚合物概述
    1.2 介电弹性体
        1.2.1 介电弹性体概述
        1.2.2 弹性体的驱动性能受到影响的条件
    1.3 介电弹性体材料种类
    1.4 介电弹性体的研究进展
    1.5 热塑性聚氨酯材料的结构与性能关系
        1.5.1 热塑性聚氨酯材料的结构
        1.5.2 硬段对热塑性聚氨酯材料结构的影响
        1.5.3 软段对热塑性聚氨酯材料结构的影响
        1.5.4 扩链剂对热塑性聚氨酯材料结构的影响
        1.5.5 热处理对热塑性聚氨酯材料结构的影响
    1.6 本论文的创新点
    1.7 本论文研究的内容
第二章 实验部分
    2.1 实验原料
    2.2 实验仪器和设备
    2.3 聚氨酯弹性体(PUEs)的制备
    2.4 实验表征方法
        2.4.1 傅里叶红外光谱(FTIR)测试
        2.4.2 差示扫描量热法(DSC)测试
        2.4.3 X射线衍射仪(XRD)测试
        2.4.4 小角X射线散射(SAXS)测试
        2.4.5 原子力显微镜(AFM)测试
        2.4.6 力学性能测试
        2.4.7 循环应力-应变性能测试
        2.4.8 介电性能测试
        2.4.9 击穿强度的测试
        2.4.10 体积电阻的测试
        2.4.11 驱动面积应变测试
第三章 结果与讨论
    3.1 软段结构与聚氨酯弹性体的结构及介电性能之间的关系
        3.1.1 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        3.1.2 差示扫描量热法(DSC)分析
        3.1.3 X射线衍射(XRD)分析
        3.1.4 小角X射线散射(SAXS)分析
        3.1.5 原子力显微镜(AFM)分析
        3.1.6 力学性能分析
        3.1.7 循环应力-应变性能分析
        3.1.8 电性能分析
        3.1.9 驱动应变性能分析
        3.1.10 本章小结
    3.2 硬段含量与聚氨酯弹性体的结构及介电性能之间的关系
        3.2.1 合成聚氨酯介电弹性体所用原料
        3.2.2 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        3.2.3 差示扫描量热法(DSC)分析
        3.2.4 X射线衍射(XRD)分析
        3.2.5 小角X射线散射(SAXS)分析
        3.2.6 原子力显微镜(AFM)分析
        3.2.7 力学性能分析
        3.2.8 循环应力-应变性能分析
        3.2.9 电性能分析
        3.2.10 驱动应变性能分析
        3.2.11 本章小结
    3.3 PDMS含量与聚氨酯弹性体的结构及介电性能之间的关系
        3.3.1 前言
        3.3.2 PDMS改性聚氨酯介电弹性体的制备
        3.3.3 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        3.3.4 X射线衍射(XRD)分析
        3.3.5 差式扫描量热法(DSC)分析
        3.3.6 小角X射线散射(SAXS)分析
        3.3.7 原子力显微镜(AFM)分析
        3.3.8 力学性能分析
        3.3.9 电性能分析
        3.3.10 驱动应变性能分析
        3.3.11 本章小结
    3.4 多官能度软段对聚氨酯弹性体的结构与介电性能的影响
        3.4.1 前言
        3.4.2 傅里叶红外光谱(FTIR)分析
        3.4.3 X射线衍射(XRD)分析
        3.4.4 小角X射线散射(SAXS)分析
        3.4.5 原子力显微镜(AFM)分析
        3.4.6 力学性能分析
        3.4.7 电性能分析
        3.4.8 驱动应变性能分析
        3.4.9 本章小结
第四章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件



本文编号：3873402