聚丙烯微結(jié)構(gòu)與駐極體靜電效應相關性研究.pdf

1、早在19世紀末，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)過多年的探索和研究，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了各種各樣的駐極體材料。由于駐極體能產(chǎn)生靜電場，因此可以廣泛應用在電容式靜電微型發(fā)電機、過濾材料及傳感器中。但在實際使用的過程中，由于駐極體所帶的電荷會衰減，導致其可靠性不高，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駐極體的形成機制和電荷存儲機制還不是十分清楚。因此開展駐極體電荷存儲機制的研究，制備具有高表面電位以及優(yōu)良的電荷存儲性

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上，開展了聚丙烯（Polypropylene，簡稱PP）微結(jié)構(gòu)與駐極體性能相關性研究。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系，最后簡要分析了PP的電荷存儲機理。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)。用電暈注極方法對不同表面結(jié)構(gòu)的PP進行注極，并測量了表面電位。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制，結(jié)果表明兩種樣品都有兩個放電峰，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，在高溫時才會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，這說明表面結(jié)構(gòu)沒有改變電荷的存儲穩(wěn)定性。
　?。?）為了消除注極時過剩電荷的影響，改用輔助界面極化方法對α和β晶型PP薄膜進行注極，研究晶相結(jié)構(gòu)與PP駐極體性能的關系，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駐極體性能的關系。實驗結(jié)果表明結(jié)晶度和PP駐極體的表面電位密切相關，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)晶度的差異并沒有改變PP駐極體中深阱對電荷的束縛能，因此電荷的穩(wěn)定性也沒有變化。