聚乙烯基吡烷酮的分子运动和电荷存储现象研究.pdfVIP

摘要  摘 要 聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）是一种强极性聚合物。PVP 结构中的吡咯烷酮 环含有羰基，这个基团通过一个酰胺键与主链相连。PVP 的这个内酰胺活性基 团在一定的温度下会处于反应状态，能与许多物质生成电荷转移复合物；这个 基团使得它具有良好的存储电荷性能。PVP 驻极体的电荷存储和输运现象方面 的知识对一些工业应用有很高的价值。 本文主要是通过热释电流谱对  PVP  驻极体的分子运动和电荷存储进行研 究，采用的 PVP 样品是分子量为 40000 的PVP K30  系列，在测量中使用了改 变极化场强，极化温度和升温速率的方法对聚合物进行深层次研究；并采用介 电方法辅助研究PVP 的分子运动，验证TSDC 的结论：  1．发现 PVP 驻极体在室温以上 TSDC谱图出现对应侧基松弛的b峰、对应 玻璃化转变的a峰和空间电荷峰r峰。在改变极化场强和极化温度的情况下，b 峰和a峰的位置不变，峰强和极化温度成正比变化。对于空间电荷峰r峰，极化 场强的改变同样不会改变峰的位置，峰强也随场强增加而增大，不过是非线性 关系；在极化温度升高的情况下空间电荷峰的位置向高温移动，峰值变小，样 品的空间电荷存储逐渐变弱，这是因为极化温度提高使得更多电荷在更高温度 下退陷阱。在升温速率增大的条件下，b峰、a峰和r峰都往高温处移动，峰强 也有不同程度的增大，不过活化能并不会随之改变，可以以此求出三个峰的活 化能。 2．PVP  分子内陷阱捕获的空间电荷数量非常巨大，陷阱深度也比较深， 这与 PVP 的强极性侧基有关。  3．PVP 在 40~160摄氏度，63.1赫兹~4M赫兹的介电谱图上显示出明显的  γ，b和a三个松弛过程。使用本实验室根据 HN 公式编写的软件拟合介电频率 谱得到了分离的 γ 峰，b峰，a峰和直流电导，并计算出了松弛强度，松弛时间 和直流电导率等重要参数。根据阿伦尼乌斯公式作出了 γ 松弛和b松弛的松弛时 间和温度的关系图，求出了 γ 松弛和b松弛的活化能，结果与 TSDC 的结论相 符。还利用 VTF 方程拟合计算 PVP 在升温速率无限小情况下的玻璃化转变温 度，结果与玻璃化温度随升温速率减小而降低的规律一致。 关键词：聚乙烯基吡咯烷酮；热释电；介电；分子运动；空间电荷 III  Abstract  Abstract  Polyvinyl Pyrrolidone (PVP) is a highly polar polymer. The pyrrolidone ring in  PVP molecule contains a double­bond carbonyl, which connects to the main chain  through an amide bond. This active lactam group, at certain temperatures, will react  with a number of substances and generate charge­transfer complex; this group also  gives PVP good charge storage  capacity.  The knowledge  concerning the charge  storage  and  transport  of  PVP  electret  is  highly  valuable  for  some  industrial  applications.  This paper studies the molecular movement and space charge of PVP electret  using TSDC method. And the PVP sample used in the experiment is PVP K30 series  with  a molecular weight  of  40000. An  in