【摘 要】
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本文采用氢化还原法和原子转移自由基聚合法,以商品化P(VDF-CTFE)为原料,制备了不同组成的P(VDF-Tr FE-CTFE)接枝甲基丙烯酸酯类共聚物,系统研究了聚合物组成结构对其介电储
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本文采用氢化还原法和原子转移自由基聚合法,以商品化P(VDF-CTFE)为原料,制备了不同组成的P(VDF-Tr FE-CTFE)接枝甲基丙烯酸酯类共聚物,系统研究了聚合物组成结构对其介电储能性能的影响,包括不同甲基丙烯酸酯类接枝侧链(甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸乙酯(PEMA)和甲基丙烯酸丁酯(PBMA)),不同接枝点密度主链(VDF/Tr FE/CTFE=80/18/2,80/15/5,80/12/8)和不同接枝含量(0~30 wt%)。结果表明,由于极性甲基丙烯酸酯类聚合物具有与PVDF主链良好的相容性和较强的分子间作用力,阻碍了聚合物结晶过程,使得结晶度和晶粒尺寸有效减小,有利于削弱极性晶粒间的耦合作用,降低剩余极化值。再者,玻璃态的刚性接枝链段提高了聚合物非晶区模量,在电场极化时,有效限制极性晶粒的取向极化,使得饱和极化电场和击穿电场强度显著提高;同时加快了零电场时晶粒的解取向速度,实现零剩余极化值。因此,通过调节不同接枝单体、接枝密度及接枝含量,可以实现氟聚合物由普通铁电体向弛豫型铁电体、反铁电体和线性电介质的可控转变;综合聚合物的高击穿电场和低剩余极化值,可以实现聚合物高储能密度和低能量损耗。组成优化的P(VDF-Tr FE-CTFE)-g-PEMA接枝共聚物在675 MV/m电场下的能量密度高达20 J/cm~3,且能量损耗仅为17%。
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