氟化双侧基聚烯烃—聚乙炔类嵌段共聚物的合成与介电性能

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新型高储能密度聚合物基绝缘材料,由于应用前景广阔,近些年发展速度很快。论文设计并合成了双取代的双三氟甲基联苯基功能化的降冰片烯单体BTNP和含双三氟甲基联苯酯侧基的1,6-庚二炔单体FBHD,通过Ru-III引发串联式开环易位聚合-易位环化聚合(ROMP-MCP)反应,得到氟化双侧基聚烯烃-聚乙炔类嵌段共聚物,并表征了聚合物的结构和自组装形貌。介电常数测试结果发现,共聚物PBTNP100-b-PFBHD25具有较高的介电常数(30)和较低的介电损耗(<0.05)。在聚降冰片烯骨架中引入聚环辛烯(PCOE)柔性链,提高了聚合物的成膜性能,所得聚合物P(BTNP100-co-COE100)-b-PFBHD25的介电常数较高(23),同时介电损耗很低(0.0035-0.0015);在165 MV m-1场强下,P(BTNP100-co-COE100)-b-PFBHD25的储存和释放能量密度分别为4.52 J cm-3和4.02J cm-3。在此基础上,设计并合成了N-(2,3,4,5,6-五氟苯基)降冰片烯吡咯烷(FPNP)和N-[2,3,5,6-四氟-4-(3’,5’-双(三氟甲基)联苯氧基)]苯基降冰片烯吡咯烷(TBNP),两单体分别与FBHD共聚合,又合成了两种嵌段共聚物,并表征了聚合物的自组装形貌,发现聚合物均具有交替同心圆环的纳米结构。介电常数测试结果发现,PFPNP100-b-PFBHD25和PTBNP100-b-PFBHD25的介电常数分别为8和15,同时介电损耗低(<0.003);两种聚合物都表现出高的能量密度,分别是11.45 J cm-3(450 MV m-1)和4.99 J cm-3(284 MV m-1)。比较几种嵌段共聚物的介电性能,发现极性基团和规则的形貌对介电和储能性能的贡献很大。
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