高介電性能聚氨酯材料制備及微觀結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究.pdf

1、最近，介電彈性體在傳感器、能源收集和驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域中的應(yīng)用前景受到廣大研究者的興趣。聚氨酯材料是其性能可調(diào)性較好，力學(xué)和物理性能較好的一種彈性體材料。聚氨酯中含有極性基團(tuán)使得其介電常數(shù)高于7，可以通過(guò)原料的選擇獲得不同介電常數(shù)的聚氨酯彈性體，正是這一優(yōu)點(diǎn)使得其引起科學(xué)家的廣泛興趣，但是其發(fā)展也面臨許多挑戰(zhàn)，如何得到高介電常數(shù)的聚氨酯彈性體一直是問(wèn)題的關(guān)鍵，然而介電聚氨酯材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系并不清楚。本論文通過(guò)原料的選擇合成一種高介電常數(shù)的

2、聚氨酯彈性體，并通過(guò)FTIR、SAXS、XRD、DSC、TGA和DMA等測(cè)試手段對(duì)聚氨酯進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能的表征。研究的內(nèi)容主要有:(1)合成不同的軟段結(jié)構(gòu)的聚氨酯，研究其對(duì)聚氨酯介電彈性體結(jié)構(gòu)和性能的影響;(2)通過(guò)改變硬段結(jié)構(gòu)研究其對(duì)聚氨酯介電彈性體結(jié)構(gòu)和性能的影響;(3)探究了不同硬段含量對(duì)聚氨酯介電彈性體結(jié)構(gòu)和性能的影響;(4)采用胺類(lèi)和醇類(lèi)的擴(kuò)鏈劑制備聚氨酯材料，研究擴(kuò)鏈劑對(duì)聚氨酯介電彈性體結(jié)構(gòu)和性能的影響;(5)研究了熱處理對(duì)

3、聚氨酯介電彈性體結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　研究結(jié)果表明:1）相同硬段結(jié)構(gòu)與含量的端羥基聚丁二烯(HTBN)和端羥基丁二烯-丙烯腈共聚物(HTBN)基聚氨酯材料的介電性能比較結(jié)果表明，軟段含有極性基團(tuán)的HTBN基聚氨酯材料顯示更高的介電性能，HTBN基聚氨酯材料的介電常數(shù)能達(dá)到9.2在1000Hz;2)HTBN和HTPB基聚氨酯材料中，HDI為硬段的型聚氨酯的介電常數(shù)高于相應(yīng)的MDI和TDI為硬段的聚氨酯材料的介電常數(shù);3）在HTBN

4、和HTPB體系中，隨著硬段含量的增大，其介電常數(shù)也隨之增大，從7.8增大至8.6，從5.1增大至5.8;4）研究結(jié)果表明擴(kuò)鏈劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)也影響聚氨酯材料的介電常數(shù)，胺類(lèi)擴(kuò)鏈劑合成的聚氨酯的介電常數(shù)高于醇類(lèi)擴(kuò)鏈劑;胺類(lèi)擴(kuò)鏈劑合成的聚氨酯的介電常數(shù)隨熱處理的溫度升高降低，醇類(lèi)擴(kuò)鏈劑則相反。以上的研究結(jié)果表明，聚氨酯材料的介電性能可以通過(guò)改變聚氨酯材料的硬段化學(xué)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)鏈劑以及軟段化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，而且提高相分離程度和結(jié)晶度，以及軟段的極性有