聚丙烯微結(jié)構(gòu)與駐極體靜電效應(yīng)相關(guān)性研究.pdf

1、早在19世紀(jì)末，駐極體作為一種基本的物理現(xiàn)象就已被人們發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)多年的探索和研究，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種各樣的駐極體材料。由于駐極體能產(chǎn)生靜電場(chǎng)，因此可以廣泛應(yīng)用在電容式靜電微型發(fā)電機(jī)、過(guò)濾材料及傳感器中。但在實(shí)際使用的過(guò)程中，由于駐極體所帶的電荷會(huì)衰減，導(dǎo)致其可靠性不高，降低了其使用壽命并限制了使用范圍，這主要是由于目前對(duì)駐極體的形成機(jī)制和電荷存儲(chǔ)機(jī)制還不是十分清楚。因此開(kāi)展駐極體電荷存儲(chǔ)機(jī)制的研究，制備具有高表面電位以及優(yōu)良的電荷存儲(chǔ)性

2、能的駐極體材料，已成為目前的主要研究方向之一。
　　本論文在深入調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了聚丙烯（Polypropylene，簡(jiǎn)稱(chēng)PP）微結(jié)構(gòu)與駐極體性能相關(guān)性研究。首先研究了PP的表面結(jié)構(gòu)與其駐極體性能的關(guān)系，然后再深入PP內(nèi)部，研究晶相結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度與駐極體性能的關(guān)系，最后簡(jiǎn)要分析了PP的電荷存儲(chǔ)機(jī)理。本論文的主要研究工作與結(jié)果如下：
　　（1）用熱壓成膜法制備了表面粗糙和光滑兩種不同表面結(jié)構(gòu)的PP薄膜，并用原子力顯

3、微鏡（AFM）表征了不同的表面結(jié)構(gòu)。用電暈注極方法對(duì)不同表面結(jié)構(gòu)的PP進(jìn)行注極，并測(cè)量了表面電位。結(jié)果表明PP薄膜的表面越粗糙，注極后其表面電位越高，但表面電位的衰減規(guī)律基本相似。
　　（2）用熱刺激放電（TSD）方法，分析了不同表面結(jié)構(gòu)的PP駐極體中電荷的衰變機(jī)制，結(jié)果表明兩種樣品都有兩個(gè)放電峰，因此兩種樣品都存在兩種“電荷陷阱”，一種是淺阱，另一種是深阱。淺阱由表面結(jié)構(gòu)形成，在較低溫度時(shí)電荷就容易從中逃逸形成低溫峰；深阱由內(nèi)部

4、結(jié)構(gòu)形成，在高溫時(shí)才會(huì)釋放電荷形成高溫峰。粗糙樣品的低溫和高溫放電峰分別出現(xiàn)在54.5℃和131.2℃，光滑樣品的低溫和高溫放電峰分別出現(xiàn)在54.4℃和130.8℃，兩者的峰溫幾乎相同，這說(shuō)明表面結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變電荷的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。
　?。?）為了消除注極時(shí)過(guò)剩電荷的影響，改用輔助界面極化方法對(duì)α和β晶型PP薄膜進(jìn)行注極，研究晶相結(jié)構(gòu)與PP駐極體性能的關(guān)系，結(jié)果表明α晶型PP駐極體中電荷的穩(wěn)定性更高。α和β晶型PP駐極體都只有一個(gè)TSD

5、放電峰，α晶型PP駐極體的峰溫為129.4℃，β晶型PP駐極體的峰溫為104℃，因此α晶型PP駐極體中深阱對(duì)電荷的束縛能更大，這是其電荷穩(wěn)定性更高的內(nèi)在因素。
　?。?）用輔助界面極化方法制備了共聚PP駐極體和均聚PP駐極體，并綜合分析了兩者的駐極體性能，結(jié)果表明共聚 PP的駐極體性能更好。共聚PP和均聚PP駐極體都只有一個(gè)TSD放電峰，共聚PP駐極體的峰溫為104℃，均聚PP駐極體的峰溫為91.5℃，這表明共聚PP中深阱對(duì)電荷的

6、束縛能更大，這是其駐極體性能更好的內(nèi)在因素。
　?。?）用控制冷卻速率的方法制備了三種結(jié)晶度不同的PP薄膜，經(jīng)輔助界面極化后，研究了結(jié)晶度與PP駐極體性能的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明結(jié)晶度和PP駐極體的表面電位密切相關(guān)，結(jié)晶度越高，其內(nèi)部深阱越多，因此表面電位就越高。不同結(jié)晶度的PP駐極體的TSD放電峰峰溫并沒(méi)有隨著結(jié)晶度的改變而明顯改變，這表明結(jié)晶度的差異并沒(méi)有改變PP駐極體中深阱對(duì)電荷的束縛能，因此電荷的穩(wěn)定性也沒(méi)有變化。