聚酰胺610分子链段运动、局域态分布与聚集态结构的关系

论文摘要

聚酰胺610是重要的热塑性工程塑料,通过介电和热刺激电流方法精确深入研究不同聚集态结构的聚酰胺610的分子链段运动和局域态分布。因此对聚酰胺610的电荷载流子存储输运特性与聚集态结构关系的研究具有重要的理论和实际意义。总结如下；1.通过介电松弛研究发现淬火聚酰胺610与退火聚酰胺610一样,在室温以上存在3个松弛行为,随着温度增大顺次为：α松弛、MWS极化、电极极化。对于玻璃化转变的α松弛,退火聚酰胺610偶极松弛时间较大,退火聚酰胺610偶极取向运动的活化能较大。MWS极化对应于聚集在中间相的载流子的松弛行为,退火聚酰胺610的MWS极化过程松弛强度较大,中间相区域增多也导致退火聚酰胺610的MWS极化过程松弛时间较大。在介电测试温度下随着测试温度增大淬火聚酰胺610结晶度增大,中间相逐渐增多,使得淬火聚酰胺610的MWS极化过程松弛强度随介电测试温度增大而增大。发现在110℃-120℃左右存在转折温度,当温度在这个转折温度以下,非晶区的分子链段运动主导中间相的空间电荷输运和存储引起的极化,而当温度在这个转折温度以上,非晶区和中间相的分子链段运动共同主导中间相的空间电荷输运和存储引起的极化。电极极化则对应于聚集在试样表面与电极界面的载流子的松弛行为,空间电荷增多导致退火聚酰胺610电极极化松弛强度较大,并且退火聚酰胺610电极极化过程松弛时间较短。2.在不同极化温度下对淬火聚酰胺610极化相当于在不同温度下对淬火聚酰胺610进行退火,可知淬火聚酰胺610具有3个局域能级,表现在热刺激电流谱上3个电流峰,分别对应于偶极松弛、非晶区及中间相和晶区陷阱俘获的空间电荷松弛。极化温度为80℃时淬火聚酰胺610的晶区陷阱俘获的空间电荷松弛非常小,通过研究峰电流与极化场强的关系发现,50℃左右的α峰为偶极松弛峰,110℃左右的p1峰为非晶区及中间相空间电荷峰。随着极化温度增大,晶区陷阱俘获的空间电荷松弛pz峰逐渐增大。分子链段运动受抑制导致偶极松弛强度减弱,活化能增大。极化温度增大产生更多的结构缺陷导致非晶区及中间区和晶区陷阱俘获空间电荷能力增加。极化温度增大使得非晶区及中间区被俘获空间电荷的稳定性下降和晶区被俘获空间电荷的稳定性提高。3.退火聚酰胺610具有3个局域能级,表现在热刺激电流谱上3个电流峰,分别对应于偶极松弛、非晶区及中间相和晶区陷阱俘获的空间电荷松弛。随着退火温度增大,晶区陷阱俘获的空间电荷松弛p2峰逐渐增大。分子链段运动受抑制导致偶极松弛强度减弱,活化能增大。退火温度增大产生更多的结构缺陷导致非晶区及中间区和晶区陷阱俘获空间电荷能力增加。退火温度增大使得非晶区及中间区被俘获空间电荷的稳定性下降和晶区被俘获空间电荷的稳定性提高。4.溶液成膜的未辐照和辐照聚酰胺610具有4个局域能级,表现在热刺激电流谱上4个电流峰,分别对应于偶极松弛、非晶区、非晶区与晶区之间的中间相和晶区陷阱俘获的空间电荷松弛。非晶区交联使得偶极松弛峰电流强度减弱,活化能增大。随着辐照剂量增大,非晶区交联程度比中间相交联程度增多,导致两相的陷阱能级趋于接近,非晶区和中间相陷阱俘获的空间电荷峰逐渐合并成一个峰。辐照使得晶区结晶破坏和晶相内交联对分子链段运动的作用相互抵消。γ-辐照后,随着更多的结构缺陷产生,非晶区、中间相和晶区陷阱俘获空间电荷能力增加,同时晶区被俘获空间电荷的稳定性基本不变而非晶区、中间相被俘获空间电荷的稳定性提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 聚酰胺的分子链结构与应用
• 1.2 聚酰胺的结晶形态
• 1.3 聚酰胺的聚集态结构
• 1.4 γ辐照对聚酰胺聚集态的影响
• 1.5 介电松弛谱和热刺激电流简介
• 1.5.1 介电松弛谱和HN经验公式
• 1.5.2 热刺激电流
• 1.6 聚酰胺的介电松弛性质和热刺激电流研究进展
• 1.6.1 聚酰胺的介电松弛性质
• 1.6.2 聚酰胺的热刺激电流
• 1.7 本论文的研究内容
• 第2章 退火和淬火聚酰胺610的分子链段运动和载流子迁移
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 样品制备
• 2.1.2 测试仪器
• 2.2 退火和淬火聚酰胺610的聚集态结构
• 2.3 退火和淬火聚酰胺610的介电谱
• 2.3.1 退火和淬火聚酰胺610的介电温度谱
• 2.3.2 退火和淬火聚酰胺610的介电频率谱
• 2.3.3 退火和淬火聚酰胺610的电导率
• 2.3.4 退火和淬火聚酰胺610的介电频率谱的理论分析
• 2.3.5 退火和淬火聚酰胺610的偶极松弛
• 2.3.6 退火和淬火聚酰胺610的MWS极化
• 2.3.7 退火和淬火聚酰胺610的电极极化
• 2.3.8 退火和淬火聚酰胺610的直流电导率
• 2.4 退火和淬火聚酰胺610的的复介电模量
• 2.5 本章小结
• 第3章 结晶度对聚酰胺610局域态分布的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 样品制备
• 3.1.2 测试仪器
• 3.2 淬火聚酰胺610热刺激电流行为
• 3.2.1 电导电流的拟合与扣除
• 3.2.2 极化场强对淬火聚酰胺610热刺激电流的影响
• 3.2.3 升温速率对淬火聚酰胺610热刺激电流的影响
• 3.2.4 极化时间对淬火聚酰胺610热刺激电流的影响
• 3.2.5 极化温度对淬火聚酰胺610热刺激电流的影响
• 3.3 不同结晶度的聚酰胺610的聚集态结构
• 3.4 不同结晶度的聚酰胺610的热刺激电流
• 3.5 本章小结
• 第4章 溶液成膜聚酰胺610的局域态分布
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 样品制备
• 4.1.2 测试仪器
• 4.2 不同成膜方法的聚酰胺610的聚集态结构
• 4.3 不同升温速率时甲酸溶液成膜聚酰胺610的热刺激电流
• 4.4 清洗低温峰方法
• 4.5 不同极化温度时甲酸溶液成膜聚酰胺610的热刺激电流
• 4.6 不同溶剂溶液成膜聚酰胺610的热刺激电流分析
• 4.7 溶液成膜和熔融成膜聚酰胺610的热刺激电流分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 辐照对溶液成膜聚酰胺610局域态分布的影响
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 样品制备
• 5.1.2 测试仪器
• 5.2 不同γ-辐照剂量的聚酰胺610聚集态结构
• 5.3 不同γ-辐照剂量的聚酰胺610凝胶含量分析
• 5.4 不同γ-辐照剂量的聚酰胺610热刺激电流
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文