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硫磺聚合物的合成及其介电性能研究

魏墨深  
【摘要】:本论文研究了硫的聚合过程及硫熔融淬冷产物聚合硫,考查了硫介电性能的变化及聚合硫结晶过程。首先,本实验考察了液态硫在聚合过程中介电谱的情况,利用介电阻抗谱仪对液态硫的介电性能进行了原位表征,发现低频时硫的实介电常数在156℃出现峰值,说明硫在低于平台温度时也可以发生聚合反应,形成聚合硫。进一步,用液氮对低于平台温度下的液态硫进行淬冷,所得产物的拉曼光谱中也出现了聚合硫的特征峰,证实了这一观点。同时,也发现液态硫中存有一定有序结构,该结构随着温度升高,保温时间增加导致的分子运动加剧和小分子硫开环聚合而逐渐消失。其次,利用熔融聚合的方法合成了弹性聚合硫产物,该产物不稳定,常温下很快即发生结晶,X射线衍射结果表明其处于无定形态。利用差示量热扫描和拉曼光谱对其组成的分析表明,其中含有约19%的聚合硫,该弹性产物在约-19℃会发生玻璃化转变,并在约40℃时发生结晶,形成结晶产物不溶性硫磺,该结晶过程放热,结晶焓变为-3.43 J/g。对其结晶前后的X射线衍射结果分析表明,该弹性聚合硫结晶后主要会形成热稳定较差的结构,其中也会含有少量热稳定性较强的结构,这也是导致熔融法所得不溶性硫磺产品稳定性欠佳的原因。其拉曼光谱中的聚合硫的特征峰也会随着结晶的进行而逐渐向低波数移动,且峰的强度增加。同时,该弹性产物的介电松弛的温度谱表明其在3℃至27℃区域内存在一介电松弛现象,该松弛可由阿伦尼乌斯方程拟合,随着温度升高,聚合硫开始结晶,该松弛逐渐向低频移动,并趋于消失。


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