高介電性能聚氨酯材料制備及微觀結構與性能關系研究.pdf

1、最近，介電彈性體在傳感器、能源收集和驅動器等領域中的應用前景受到廣大研究者的興趣。聚氨酯材料是其性能可調性較好，力學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使得其介電常數(shù)高于7，可以通過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)點使得其引起科學家的廣泛興趣，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題的關鍵，然而介電聚氨酯材料的結構與性能關系并不清楚。本論文通過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FTIR、SAXS、XRD、DSC、TGA和DMA等測試手段對聚氨酯進行了結構和性能的表征。研究的內容主要有:(1)合成不同的軟段結構的聚氨酯，研究其對聚氨酯介電彈性體結構和性能的影響;(2)通過改變硬段結構研究其對聚氨酯介電彈性體結構和性能的影響;(3)探究了不同硬段含量對聚氨酯介電彈性體結構和性能的影響;(4)采用胺類和醇類的擴鏈劑制備聚氨酯材料，研究擴鏈劑對聚氨酯介電彈性體結構和性能的影響;(5)研究了熱處理對

3、聚氨酯介電彈性體結構和性能的影響。
　　研究結果表明:1）相同硬段結構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果表明，軟段含有極性基團的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）研究結果表明擴鏈劑的化學結構也影響聚氨酯材料的介電常數(shù)，胺類擴鏈劑合成的聚氨酯的介電常數(shù)高于醇類擴鏈劑;胺類擴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，醇類擴鏈劑則相反。以上的研究結果表明，聚氨酯材料的介電性能可以通過改變聚氨酯材料的硬段化學結構、擴鏈劑以及軟段化學結構進行調控，而且提高相分離程度和結晶度，以及軟段的極性有