化学改性的聚丙烯孔洞驻极体膜的储电性及压电性

摘要

聚丙烯孔洞膜(cellular PP)是近年来发现的一种具有重要商业应用前景的驻极体压电材料。然而，PP孔洞驻极体压电膜虽然满足高压电活性的要求，但其较低的电荷热稳定性使得其工作温度一般不能超过60℃，从而限制了其进一步的开发应用。因此，如何改善这种功能膜的储电及压电热稳定性是近年来倍受关注的课题。但是，仅靠物理的热老化或高温驻极等方法不能从根本上解决这一问题。为此，本论文首次提出并实施了化学改性对PP孔洞膜的储电和压电热稳定性的影响的研究。 本文首先通过热刺激放电(Thermally Stimulated Discharge，TSD)电流、原位实时电荷TSD和电荷等温衰减的测量，系统地研究了商用PP合成纸(国产PQ50型)原膜的驻极特性，分析了其电荷储存机制。红外分析和断面的X射线能谱分析表明，经过相继的化学处理(表面小分子萃取、氧化处理和氢氟酸处理)后，PP孔洞薄膜生成了具有一定深度的氟化层。利用电流TSD、电荷TSD、电荷等温衰减等方法对PP孔洞原膜和化学改性膜的储电性的对比性研究表明，化学改性的工艺过程及参数对PP孔洞膜的电荷热稳定性具有明显的影响，在优化的改性条件下制得的氟化膜的电荷稳定性与原膜相比得到了极为显著的提高。 此外，利用上述实验方法并结合压力膨化处理工艺、静态压电d<,33>系数及其衰减的测量等实验手段，本文还研究了上述化学改性对PP孔洞薄膜的压电性能和压电热稳定性的影响。实验结果发现经化学改性后，PP孔洞驻极体薄膜的压电热稳定性有了极大地提高。结合PP孔洞膜的压电理论模型，本文还分析了化学改性后其压电热稳定性提高的根源。 最后，本文还开展了利用强氟化剂一氟气(F<,2>)和二氟化氙(XeF<,2>)对PP孔洞薄膜的氟化改性研究及相应氟化膜的驻极体性能的初步研究。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：资助

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第1章绪论

1.1引言

1.2驻极体材料

1.3驻极体材料的基本效应

1.4选题背景和目的

1.4.1聚丙烯孔洞驻极体薄膜的研究进展

1.4.2选题依据及理论意义

第2章样品的制备和驻极体的主要研究方法

2.1样品的制备

2.1.1化学处理工艺

2.1.2压力膨化处理工艺

2.2驻极体的主要研究方法

2.2.1样品的充电与极化

2.2.2表面电位的测量

2.2.3热刺激放电(TSD)

2.2.4压电系数的测量

第3章氢氟酸处理对聚丙烯孔洞驻极体膜储电性的改善

3.1非极性空间电荷驻极体薄膜的电荷储存与衰减

3.2聚丙烯孔洞驻极体薄膜的储电性

3.2.1 TSD电流谱分析

3.2.2电荷TSD谱分析

3.3氢氟酸处理对聚丙烯孔洞薄膜电荷储存与稳定性的影响

3.3.1聚丙烯孔洞驻极体膜的衰减全反射红外光谱分析

3.3.2氢氟酸处理对聚丙烯孔洞驻极体膜电荷储存与稳定性的改善

3.3.3化学处理参数对聚丙烯孔洞薄膜储电性的影响

3.4本章小结

第4章氢氟酸处理的聚丙烯孔洞膜的压电性及其热稳定性

4.1氢氟酸处理聚丙烯孔洞驻极体膜的断面元素分析

4.2聚丙烯孔洞驻极体膜压电热稳定性的化学改善

4.3氢氟酸处理聚丙烯孔洞膜压电热稳定性提高的根源

4.4本章小结

第5章改善聚丙烯孔洞薄膜驻极体性质的其它氟化方法

5.1 F2处理对聚丙烯孔洞薄膜驻极体性质的影响

5.1.1 F2处理的PP孔洞膜的红外光谱分析

5.1.2 F2处理的PP孔洞膜的热刺激放电(TSD)分析

5.1.3 F2处理的PP孔洞膜的等温电荷衰减分析

5.2 XeF2处理对聚丙烯孔洞薄膜驻极体性质的影响

5.2.1 XeF2处理的PP孔洞驻极体膜的电流TSD谱分析

5.2.2 XeF2处理温度对PP孔洞驻极体膜储电性能的影响

5.3本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2本文创新

6.3展望

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果