文档介绍：中国科学技术大学
博士学位论文
聚酰胺610 分子链段远动和局域态与聚集态结构的关系
姓名:徐佩
申请学位级别:博士
专业:高分子化学与物理
指导教师:张兴元
2011-06
摘要
摘要
聚酰胺 610 是重要的热塑性工程塑料,宏观电性能(介电和热刺激电流)对聚
合物在微电子领域的应用有重要的指导意义,宏观电性能由微观结构决定的,通
过介电和热刺激电流手段精确深入研究不同结构的聚酰胺 610 的分子链段运动
和局域态(陷阱能级分布)获得可以指导应用的宏观电性能意见。总结如下:
610 聚集态结构对分子链段运动和空间电荷极化的影响:
通过介电松弛技术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 个弛豫行为,随着温度增大顺次为:松弛、MWS 极化、电极极化。对于
玻璃化转变的松弛,退火聚酰胺 610 偶极弛豫时间较大,退火聚酰胺 610 偶极
取向运动的活化能较小。退火聚酰胺 610 比淬火聚酰胺 610 界面极化过程弛豫强
度要大,界面区域增多也导致退火聚酰胺 610 界面极化过程弛豫时间较大。对于
MWS 极化,在介电测试温度下随着测试温度增大结晶度增大,界面逐渐增多,使
得淬火聚酰胺 610 的弛豫强度随介电测试温度增大而增大。比较聚酰胺 610 的介
电松弛和 DSC 数据发现,在 50℃左右对于与非晶区玻璃化温度,在 110℃-120
℃左右热焓变化对于与中间界面的聚集态变化,220℃左右的峰对应于聚酰胺的
熔点。当温度在这个转折温度(110℃-120℃)以下,无定型区的分子链段远动
主导界面上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,
无定型区和界面的分子链段远动共同主导界面上的空间电荷输运和存储引起的
极化。对于电极极化,空间电荷增多也导致退火聚酰胺 610 电极极化过程弛豫时
间较短。聚酰胺与银电极之间电导率没有发生变化导致聚酰胺 610 电极极化弛豫
强度没有变化。
X 射线衍射测试手段研究极化温度对冰水淬火聚
酰胺 610 结构的变化以及 TSDC 所反映的偶极取向松弛变化和陷阱对空间电荷的
受陷、退陷和陷阱能级变化。在不同极化温度下对淬火聚酰胺 610 极化相当与在
不同温度下对淬火聚酰胺 610 进行退火,可知聚酰胺 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
峰为偶极松弛峰,110℃左右的ρ1 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ρ2 峰逐渐增大。分子链段运动增强导致
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
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摘要
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。
X 射线衍射测试手段研究退火对冰水淬火聚酰胺
610 结构的变化以及 TSDC 所反映的偶极取向松弛变化和陷阱对空间电荷的受陷、
退陷和陷阱能级变化。可知聚酰胺 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ρ2 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。
、宽角 X 射线衍射、差示扫描量热法和凝胶含量测试手段
研究-辐照后溶液成膜聚酰胺 610 结构的变化以及 TSDC 所反映偶极取向松弛和
空间电荷的受陷、退陷和陷阱能级变化。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界面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
比中间界面增多,导致两相的陷阱能级趋于接近,非晶区和中间界面陷阱俘获的
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
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