【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料领域，具体是一种改性聚丙烯及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚合物薄膜电容器具有耐高压、功率密度高、成本低等突出优点，在混合动力汽车逆变器、电网调频、新能源并网、先进电子设备等方面得到了广泛的应用。双向拉伸聚丙烯（bopp）由于其高的充放电效率和成熟的规模化制备工艺已被作为最先进的电介质薄膜材料。然而，由于其有较低的介电常数导致电容放电能量密度低，使得电容器通常占据设备体积和重量的30%以上，现代电子电气系统的小型化不可避免地受到限制。此外，由于bopp受自身结构特点制约还具有较低的玻璃化转变温度，因此在严酷的高温服役环境下放电能量密度和充放电效率大幅度下降，不得不使用额外的制冷系统以维持其高效运行，这不仅会进一步增加成本，同时体积和重量相应会进一步增加。
2、目前，为了解决聚合物电介质薄膜在高温高场下储能性能差的问题，目前主要有三种策略：1) 构建多层或异质结结构来抑制载流子注入或抑制载流子输运已被证明是一种有效的方法。例如，在聚合物电介质薄膜表面沉积宽带隙无机层（如sio2和al2o3）可以引入高界面势垒并减少电荷注入；2）在聚合物电介质基体中引入深陷阱捕获载流子也有利于降低泄漏电流，提高聚合物电介质在高温下的储能性能。例如，向聚合物电介质中添加宽禁带无机纳米填料，如bn等；3）通过结构设计合成新的聚合物材料可以调节玻璃化转变温度和带隙，从而直接提高了其在高温和高电场下的储能性能。然而，上述策略均存在制备过程复杂、难以实现大规模工业化生产等问题。因此，开发出一类制备工艺简单、契合规模化工
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种改性聚丙烯及其制备方法和应用，本专利技术提供的改性聚丙烯在高的工作温度下可以保持高储能密度和储度效率，通过所述改性聚丙烯制得的储能介质材料能够在较高温度下维持优异的介电性能和储能能力，适合用于高温及高电场强度的运行环境。
2、本专利技术提供了一种改性聚丙烯，其由聚丙烯和含烯基芳香杂环化合物得到；
3、所述含烯基芳香杂环化合物选自具有式1或式2结构的化合物中的至少一种；
4、式i；式ii；
5、其中，所述ra选自取代或未取代的c4~c6环氧1~3烯基、取代或未取代的只含一个杂原子的c4~c6杂芳基、取代或未取代的只含两个杂原子的c4~c6联杂芳基中的一种，所述杂原子选自o、s或se；
6、所述rb、rc和rd独立地选自氢原子、取代或未取代的c1~c5烷基中的一种。
7、本专利技术提供的改性聚丙烯，其由聚丙烯和含烯基芳香杂环化合物得到，其结构包括衍生自所述聚丙烯的结构单元和衍生自所述含烯基芳香杂环化合物的结构单元。本专利技术提供的改性聚丙烯中，衍生自所述含烯基芳香杂环化合物的结构单元的含量为0.1 wt%~40wt%，优选为0.1 wt%~30 wt%。
8、本专利技术中，所述“结构单元”意指其为改性聚丙烯的一部分，其形式并不受限，所述“结构单元”可以是重复的单元，也可以是非重复的独立单元。具体地，“衍生自所述聚丙烯单体的结构单元”是指由所述聚丙烯形成的结构单元。“衍生自所述含烯基芳香杂环化合物的结构单元”是指由所述含烯基芳香杂环化合物形成的结构单元。
9、本专利技术提供的改性聚丙烯具体是由聚丙烯和含烯基芳香杂环化合物经接枝反应得到，其中衍生自所述含烯基芳香杂环化合物的结构单元处于接枝态。本专利技术所述接枝反应是自由基聚合反应，因此，所述“处于接枝态”是指反应物经过自由基聚合后，与另一反应物形成连接的状态，所述连接既包括直接的连接，也包括间接的连接。本专利技术中，“衍生自所述含烯基芳香杂环化合物的结构单元处于接枝态”是指衍生自所述含烯基芳香杂环化合物的结构单元与衍生自所述聚丙烯的结构单元形成共价连接（接枝）。
10、本专利技术所述接枝反应过程中，杂环乙烯类单体可聚合形成一定量的未接枝的聚合物。本专利技术的术语“改性聚丙烯”既包括由聚丙烯和含烯基芳香杂环化合物经接枝反应直接制得的产物（粗品），也包括将该产物进行进一步纯化得到的改性聚丙烯纯品。
11、本专利技术所述含烯基芳香杂环化合物选自具有式1或式2所示结构的化合物中的至少一种；其中，式1或式2中的所述rb、rc和rd独立地选自氢原子、取代或未取代的c1~c5烷基中的一种；所述ra选自取代或未取代的c4~c6环氧1~3烯基、取代或未取代的只含一个杂原子的c4~c6杂芳基、取代或未取代的只含两个杂原子的c4~c6联杂芳基中的一种，所述杂原子选自o、s或se。
12、优选地，所述ra独立地选自取代或未取代的c6环氧3烯基、取代或未取代的单杂原子c4杂芳基、取代或未取代的联单杂原子c4杂芳基中的一种。
13、更优选地，所述ra独立地选自式iii~式x所示基团中的一种；
14、式iii；式iv；
15、式v；式vi；
16、式vii；式viii；
17、 式ix；
18、其中，所述x1~x4和所述x1~x4独立地选自o、s或se；所述r1~r21和所述r1~r10独立地选自卤素、羟基、氨基、醛基、羧基、异氰酸酯基、酰氯基、氰基、氢原子、磺酸基、取代或未取代的c1~c5烷基、取代或未取代的c3~c8环烷基、取代或未取代的c1~c8烷氧基、取代或未取代的c1~c8酯基、取代或未取代的c1~c8胺基；所述取代的基团选自卤素、羟基、氨基、醛基、羧基、异氰酸酯基、酰氯基、氰基、氢原子、磺酸基、c1~c5烷基、c3~c8环烷基、c1~c8烷氧基、c1~c8酯基或者c1~c8胺基。优选地，所述x1~x4和所述x1~x4独立地选自o或s；所述r1~r21和所述r1~r10独立地选自取代或未取代的c1~c5烷基、取代或未取代的c3~c8环烷基，所述取代的基团选自卤素、羟基或氨基中的一种或多种。
19、在本专利技术的某些实施例中，所述含烯基芳香杂环化合物选自苯并[b]噻吩-2-甲基丙烯酸甲酯、氧杂环戊烯-2-基甲基丙烯酸甲酯、5-（2,2'-联噻吩基）甲基甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸糠甲酯或者噻吩-2-甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
20、本专利技术所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，优选为均聚聚丙烯；所述聚丙烯的粒径为20目~60目，优选为30~55目；所述聚丙烯的灰分小于40 ppm，优选为20 ppm~35ppm；所述聚丙烯的弯曲模量为1550 mpa~1750 mpa，优选为1600 mpa~1700 mpa。
21、本专利技术所述聚丙烯具有特征1~特征3中的至少一种：
22、特征1：230℃，2.16 kg载荷下的熔体流动速率为0.8 g/10min~10 g/10min，优选为1 g/10min~9 g/10min；
23、特征2：熔融温度tm为120℃以上，优选为120℃~150℃；
24、特征3：等规度大于95%，优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性聚丙烯，其特征在于，其由聚丙烯和含烯基芳香杂环化合物得到；
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述Ra独立地选自取代或未取代的C6环氧3烯基、取代或未取代的只含一个杂原子的C4杂芳基、取代或未取代的只含两个杂原子的C4联杂芳基中的一种。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述Ra独立地选自式III~式X所示基团中的一种；
4.根据权利要求3所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述取代的基团选自卤素、羟基、氨基、醛基、羧基、异氰酸酯基、酰氯基、氰基、氢原子、磺酸基、C1~C5的烷基、C3~C8的环烷基、C1~C8的烷氧基、C1~C8的酯基或者C1~C8的胺基。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述含烯基芳香杂环化合物选自苯并[b]噻吩-2-甲基丙烯酸甲酯、氧杂环戊烯-2-基甲基丙烯酸甲酯、5-（2,2'-联噻吩基）甲基甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸糠甲酯或者噻吩-2-甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
6.根据权利要求1~4中任一所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述改性聚丙烯中，衍生自
7.根据权利要求1~4中任一所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述聚丙烯由聚丙烯单体得到，所述聚丙烯单体选自除丙烯外的C2~C8的α-烯烃中的至少一种。
8.权利要求1~7中任一所述改性聚丙烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.由权利要求1~7中任一所述改性聚丙烯或者权利要求8所述的制备方法得到的改性聚丙烯得到的储能介质材料。
10.根据权利要求9所述的储能介质材料，其特征在于，所述储能介质材料为电容膜。
...【技术特征摘要】
1.一种改性聚丙烯，其特征在于，其由聚丙烯和含烯基芳香杂环化合物得到；
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述ra独立地选自取代或未取代的c6环氧3烯基、取代或未取代的只含一个杂原子的c4杂芳基、取代或未取代的只含两个杂原子的c4联杂芳基中的一种。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述ra独立地选自式iii~式x所示基团中的一种；
4.根据权利要求3所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述取代的基团选自卤素、羟基、氨基、醛基、羧基、异氰酸酯基、酰氯基、氰基、氢原子、磺酸基、c1~c5的烷基、c3~c8的环烷基、c1~c8的烷氧基、c1~c8的酯基或者c1~c8的胺基。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯，其特征在于，所述含烯基芳香杂环化合物选自苯并[b]噻吩-2-甲基丙烯酸甲酯、氧杂...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹佳伟，栾世方，傅尧，储玉婷，李闯，许东华，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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