【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于薄膜电容器，具体涉及一种可交联环烯烃共聚物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电介质电容器作为先进电气和电子系统中不可或缺的部件，现已广泛应用于能源、交通、军事和航空航天等。与电池和超级电容器等储能器件相比，电介质电容器的能量密度虽然较小，但它具有高功率密度、高耐压以及安全可靠等显著优势。目前商用电介质电容器中的电介质材料主要分为陶瓷和聚合物两种。介电陶瓷具有高介电常数、高硬度和良好的热稳定性，然而介电陶瓷也因为其击穿强度低、加工困难以及柔韧性差等缺陷而在实际应用中受到限制。另一方面，介电聚合物由于其击穿强度高、加工性好以及成本低廉等优势而受到关注，并且介电聚合物还具有其独特的自愈能力，在金属化薄膜电容器中，自愈能够使得击穿点与金属化膜电极的其余部分被隔离开，从而确保了薄膜电容器的稳定运行。由于上述优势，在现代电子和电气系统中聚合物薄膜电容器已经得到了非常广泛的应用。
2、聚合物电介质的一个关键问题是其介电常数相对较低，聚合物材料的介电常数一般在10以下，相比于介电陶瓷要低1～3个数量级，低介电常数会限制聚合物在高电场下的极化能力，进而直接影响其储能密度。另一个关键问题则是其工作温度较低。由于航空航天、油气勘探以及新能源发电等领域的快速发展，对于聚合物薄膜电容器的工作条件提出了更高的要求：在混合动力汽车的逆变器中，要求电容器能够在140～150℃下工作；在油气资源勘探领域，根据钻探深度的不同，对于电容器的工作温度要求为170～300℃；而航空航天中对于其工作温度的要求则达到了250℃以上。这些都要求聚合
3、为解决这一问题，人们已经开发了各种高tg的工程聚合物以作为高温薄膜电容器介质，如聚酰亚胺(pi)、聚乙烯亚胺(pei)和聚对苯二甲酸乙二酯(pet)等。虽然这些高tg聚合物都具有良好的热稳定性，但它们仅在相对较低的电场下才能很好地工作，并且当聚合物同时受到高温和高电场的影响时，其放电能量密度与充放电效率均大幅降低，难以满足实际应用需求。
4、综上所述，对于耐高温、高储能聚合物电介质材料的需求正与日俱增，亟需开发更多的新型聚合物电介质。
技术实现思路
1、针对上述现有聚合物储能电介质中存在的不足，本专利技术的目的在于设计提供一种可交联环烯烃共聚物及其制备方法。这种可交联环烯烃共聚物可通过第二代格拉布(grubbs)催化剂引发单体进行开环易位聚合(ring-opening metathesispolymerization，romp)而合成，随后采用流延成膜的方法得到聚合物薄膜。将薄膜进一步进行热处理即可引发聚合物内部形成交联网状结构，从而显著提升其击穿强度和热稳定性，降低其在高温、高电场下的泄漏电流，提高其充放电效率。
2、本专利技术的方案为：
3、本专利技术第一方面提供一种可交联环烯烃共聚物，该可交联环烯烃共聚物的结构如下：
4、
5、结构式中a、b、c均为重复单元数；
6、其中r1和r2选自以下结构之一：
7、r1：
8、r2：
9、本专利技术第二方面提供上述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将含有所述r1和r2的降冰片烯与双环戊二烯两种聚合单体在无水二氯甲烷中完全溶解后在n2氛围下加入装有磁力搅拌子的史莱克(schlenk)瓶中，并将第二代grubbs催化剂溶解于无水二氯甲烷后加入所述schlenk瓶中，在无水无氧条件下进行romp反应；(2)反应一定时间后加入终止剂，继续搅拌1h后结束反应；将所得产物经过洗涤、干燥，得到所述可交联环烯烃共聚物。
10、进一步的，所述步骤(1)中，所述第二代grubbs催化剂为1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-(咪唑烷亚基)(二氯苯亚甲基)(三环己基膦)钌。
11、进一步的，所述聚合单体的总摩尔量与第二代grubbs催化剂的摩尔量之比为(500～4000)：1。
12、进一步的，所述步骤(1)中，所述双环戊二烯的摩尔量在聚合单体的总摩尔量中占比为5％～50％。
13、进一步的，所述步骤(1)中，所述romp反应的温度为20～30℃，反应时间为0.5～4小时。
14、进一步的，所述步骤(2)中，所述终止剂为乙氧基乙烯。
15、本专利技术第三方面提供一种可交联环烯烃共聚物电介质薄膜的制备方法，该可交联环烯烃共聚物电介质薄膜由如权利要求1所述的可交联环烯烃共聚物制成；该制备方法包括：将所述可交联环烯烃共聚物在无水三氯甲烷中充分溶解得到聚合物溶液；将所述聚合物溶液均匀滴涂在载体上，待溶剂在室温下完全挥发后，再在150℃下进行1h～3h的热处理，得到均匀的所述可交联环烯烃共聚物电介质薄膜；其中，所述聚合物溶液的浓度为1wt％～3wt％。
16、本专利技术第四方面提供如上述的可交联环烯烃共聚物电介质薄膜的制备方法所制得的可交联环烯烃共聚物电介质薄膜。
17、本专利技术第五方面提供如上述的可交联环烯烃共聚物在耐高温聚合物电介质领域中的应用。
18、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
19、本专利技术所制备的可交联环烯烃共聚物具有刚性主链，且能够通过热处理引发其形成交联网状结构，从而确保其具有优异的热稳定性。
20、通过在共聚物内引入具有高极性的降冰片烯衍生物有效提高其介电常数，使其具有高储能密度，交联网络的形成也可有效抑制其漏导损耗的增大，使其具有良好的高温储能性能。
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1.一种可交联环烯烃共聚物，其特征在于，该可交联环烯烃共聚物的结构如下：
2.如权利要求1所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述第二代格拉布催化剂为1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-(咪唑烷亚基)(二氯苯亚甲基)(三环己基膦)钌。
4.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述聚合单体的总摩尔量与第二代格拉布催化剂的摩尔量之比为(500～4000)：1。
5.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述双环戊二烯的摩尔量在聚合单体的总摩尔量中占比为5％～50％。
6.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述开环易位聚合反应的温度为20～30℃，反应时间为0.5～4小时。
7.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述终止剂为乙氧基乙烯。
<...【技术特征摘要】
1.一种可交联环烯烃共聚物，其特征在于，该可交联环烯烃共聚物的结构如下：
2.如权利要求1所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述第二代格拉布催化剂为1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-(咪唑烷亚基)(二氯苯亚甲基)(三环己基膦)钌。
4.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述聚合单体的总摩尔量与第二代格拉布催化剂的摩尔量之比为(500～4000)：1。
5.如权利要求2所述的可交联环烯烃共聚物的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述双环戊二烯的摩尔量在聚合单体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志成，王景阳，张美荣，朱博峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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