【摘 要】
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电介质薄膜是制备电容器的关键材料,目前商业化应用最为广泛的双向拉伸聚丙烯（BOPP）膜因其储能密度低已不能满足电子工业日益发展的要求,市场迫切需要储能密度更高的电介质薄膜。当前研究的电介质薄膜基体原料大都来自于化石能源,因此用生物质资源开发一种新型的高性能电介质材料具有重要意义。香草醛（VA）以木质素为来源,含有多个官能团,有应用于电介质材料中的潜力。本论文以VA为原料合成了新的生物质基电介质材料
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电介质薄膜是制备电容器的关键材料,目前商业化应用最为广泛的双向拉伸聚丙烯（BOPP）膜因其储能密度低已不能满足电子工业日益发展的要求,市场迫切需要储能密度更高的电介质薄膜。当前研究的电介质薄膜基体原料大都来自于化石能源,因此用生物质资源开发一种新型的高性能电介质材料具有重要意义。香草醛（VA）以木质素为来源,含有多个官能团,有应用于电介质材料中的潜力。本论文以VA为原料合成了新的生物质基电介质材料,并研究其储能性能。主要的研究内容如下:（1）以VA为原料通过酯化反应制得甲基丙烯酸香草醛酯（VMA）,然后与甲基丙烯酸甲酯（MMA）共聚制备得到P（VMA-MMA）,并以聚醚胺D400（PEA）为交联剂,制备交联度不同的P（VMA-MMA）@PEA电介质薄膜,研究其介电和储能性能。研究结果表明,当P（VMA-MMA）中VMA与MMA的摩尔比为1:10、P（VMA-MMA）@PEA-80%时,此时电介质薄膜的介电常数在103 Hz下可达3.4,当电场为350 MV/m时储能密度为3.8 J/cm~3,储能效率达92%以上。其次也研究了不同交联剂对P（VMA-MMA）介电性能以及储能性能的影响,研究结果表明用4,4’-二氨基二苯醚（ODA）交联的P（VMA-MMA）@ODA综合性能最佳,其介电常数在103 Hz时为4.3,当350 MV/m时,储能密度为4.2 J/cm~3,此时储能效率为87%。（2）首先用水热法制备了不同镁铝比的镁铝水滑石（LDHs-X）,然后通过溶液共混法制备了 LDHs/P（VMA-MMA）复合薄膜,探索了其介电和储能性能。研究结果表明,Mg:Al比为3:1时复合薄膜性能最佳,且当LDHs-3添加量为0.1 wt%时,LDHs-3/P（VMA-MMA）复合薄膜介电常数在103 Hz下为3.5,350 MV/m时储能密度为3.5 J/cm~3,储能效率86%。基于以上研究,选取LDHs-3进行煅烧处理,将得到的LDO-3通过溶液共混法制备得到LDO-3/P（VMA-MMA）复合薄膜,当添加 0.1 wt%的 LDO-3 时,在 103 Hz 下,复合薄膜介电常数可达3.6,350 MV/m时,储能密度为3.9 J/cm~3,储能效率 87%。（3）将六方氮化硼在异丙醇/水的混合液中超声剥离,制备得到氮化硼纳米片（BNNs）,继而将其与P（VMA-MMA）制备得到BNNs/P（VMA-MMA）复合薄膜。研究了 BNNs添加量对复合材料性能的影响,研究结果表明,当BNNs添加量为0.9 wt%时,在103 Hz时复合薄膜介电常数为4.0,相比P（VMA-MMA）有所提高,350 MV/m下,储能密度为5.2 J/cm~3,储能效率达90%以上。
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