摘要：

电活性高分子是一类能在外加电场下实现电机转换功能的材料,在传感器、执行器及微电机体系具有广泛的应用。然而,其较低的介电常数是限制其应用的关键因素之一。铜酞菁齐聚物(CuPc)具有超高的介电常数,且其弹性模量低于陶瓷材料,与聚合物复合后,复合材料仍具有易于加工和柔韧性好等优点。 本文采用湿法合成了CuPc,并为改善其与聚合物的相容性,将其化学接枝到聚对氯甲基苯乙烯(PCMS)的分子链上,得到PCMS-g-CuPc。然后采用溶液铸膜法制备了以CuPc和PCMS-g-CuPc为填料,聚氨酯弹性体( PU )为基体的两类复合材料( CuPc/PU和PCMS-g-CuPc/PU)。从TEM照片看出,PCMS-g-CuPc颗粒在基体中的分散性明显改善,而CuPc颗粒大小约为25nm,只有其在CuPc/PU中的尺寸的1/20。介电性能测试表明,CuPc的含量都为15wt%时,PCMS-g-CuPc/PU的介电常数达到将近350,约是CuPc/PU的7倍,且介电损耗有所降低。究其原因,主要是改性后的CuPc颗粒在基体中的尺寸大大减小和分散性大大改善显著地增强了复合材料的界面交换耦合效应所致。溶液铸膜法制备的复合薄膜底面存在聚合物沉淀,导致添加物在基体中分散不均匀,一定程度上降低了复合材料的介电性能。采用热压膜法对复合薄膜进行处理后,材料的介电性能得到了相应的提高。 为了进一步提升复合材料的介电性能,本文还将CuPc直接接枝到PU分子链上得到PU-g-CuPc,并采用溶液铸膜法制备了以PU-g-CuPc为填料,PU为基体的PU-g-CuPc/PU复合薄膜。通过TEM观察发现改性后的CuPc在基体中的分散性大大改善,且其颗粒尺寸在10~20nm,较未改性的CuPc在基体中的颗粒尺寸的1/25还小,这也进一步增强了复合材料的界面交换耦合效应,进而提升了材料的介电性能。CuPc含量为15wt%时,PU-g-CuPc/PU的介电常数达到了440左右,是相同含量的CuPc/PU的介电常数的8倍多。

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