论文摘要
聚合物基压电复合材料是一种多相材料，它是由压电陶瓷和高分子聚合物通过复合工艺构成的一种新型功能材料。这种材料兼具两相材料的优点：与传统的压电陶瓷（或单晶）相比它具有良好的柔顺性和机械加工性能，克服了易碎和难以加工成各种形状的缺点；声阻抗小，易与空气、水及生物组织实现声阻抗匹配；介电常数也降低，故水声优值、压电电压系数及热释电探测优值增加，提高了换能器和探测器的灵敏度。与压电聚合物相比，具有较高的压电常数和机电耦合系数。本文选择具有优越的热稳定性、耐化学腐蚀性和良好的机械强度的聚酰亚胺作为聚合物基体，选择钡钛金属氧化物BTL作为掺杂物，通过两步法成功合成了四种掺杂陶瓷粉BTL的聚酰亚胺复合薄膜，并进行了全面表征。1．采用一步法合成聚酰亚胺DBPDA／DHPZ-DAM和氟代聚酰亚胺6FDA／DHPZ-DAM，优化其合成工艺，在对比其溶解性、热性能和压电性能的基础上，选择氟代聚酰亚胺6FDA／DHZ-DAM作为聚合物基体。2．陶瓷粉BTL是由Ba（CH3COO）2，Ti（OBu）4和乙酸制成的钡钛前驱物，采用溶胶凝胶法合成，并由红外光谱和X-射线衍射图证明，在650℃BTL完全转化为BaTiO3晶体。3．通过两步法合成含陶瓷粉的聚酰亚胺复合材料。首先合成聚酰胺酸溶液，优化合成工艺，得到特性粘度为1.265dl／g的聚酰胺酸浓溶液，然后将自制的陶瓷粉BTL加入到聚酰胺酸溶液中，反应完毕后，在载玻片上铺膜，并进行热固化，优化固化工艺。4．通过上述方法合成了四种BTL／6FDA／DHPZ-DAM聚合物基压电复合材料：PIF05，PIF10，PIF15，PIF20。该类复合材料表现出较好的溶解性并且保持了优异的耐热性能。所有的复合材料都能溶于常见的非质子极性溶剂中，如N-甲基吡咯烷酮（NMP），三氯甲烷（CHCl3）等；其玻璃化转变温度在250℃以上，氮气环境下，其5％热失重温度在420℃以上；扫描电镜SEM表征了陶瓷粉粒在聚合物体系中的分布状况，当BTL的含量低于20％时，BTL粉粒分布均匀；利用准静态d33测量仪测试了其压电性能，结果表明，陶瓷粉的掺入有效的提高了聚酰亚胺的压电性能，从PIF00的5.3pc／N提升到了PIF15的12.5pc／N。但是，随着BTL含量的增加，复合材料的热性能有所下降，且复合物薄膜表面发生龟裂。当BTL为15％时，得到综合性能最为优异的压电复合材料。本研究为进一步探索如何改善此类耐高温压电复合材料的压电性能提供可能。
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标签：聚合物基压电复合材料论文; 耐高温论文; 压电系数论文; 聚酰亚胺论文; 杂萘联苯结构论文;