本文關(guān)鍵詞：聚丙烯基復(fù)合介電材料的制備及性能研究

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【摘要】：介電材料也叫電介質(zhì),是電的絕緣材料,介電材料在電子電力行業(yè)、信息功能、軍事等領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。科技的飛速發(fā)展使得各類電氣、電機(jī)、電子設(shè)備向集成化、微型化發(fā)展,介電材料的高性能化研究成為熱點(diǎn)。純聚丙烯材料在絕緣材料領(lǐng)域應(yīng)用有限,研究制備出具有高介電常數(shù)、低介電損耗的聚丙烯復(fù)合材料具有十分重要的意義。本文采用先進(jìn)的聚合物微納層疊共擠技術(shù),制備了一系列聚丙烯基復(fù)合材料,并研究其結(jié)構(gòu)與性能,可為聚合物基介電復(fù)合材料的制備和性能研究提供數(shù)據(jù)和理論參考。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn),獲得的主要研究成果如下:(1)以多壁碳納米管(MWCNTs)為填料,PP為基體,采用微納層疊共擠的方法,制備了MWCNTs/PP單層復(fù)合材料(聚合物熔體未流經(jīng)倍增器擠出得到)、MWCNTs/PP多層復(fù)合材料(聚合物熔體流經(jīng)倍增器但沒(méi)有交替層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料)、(MWCNTs/PP)/PP交替多層復(fù)合材料。在三種復(fù)合材料中MWCNTs均有團(tuán)聚現(xiàn)象,但單層復(fù)合材料中MWCNTs的團(tuán)聚更嚴(yán)重,MWCNTs聚集簇體積隨MWCNTs含量增加而增大;而由于倍增器的分散作用,多層和交替多層復(fù)合材料中MWCNTs的團(tuán)聚現(xiàn)象明顯改善,MWCNTs聚集簇體積較小且不會(huì)隨MWCNTs含量增加而增大。交替多層復(fù)合材料有較為明顯的層結(jié)構(gòu)。MWCNTs的均勻分散和交替多層結(jié)構(gòu)能賦予復(fù)合材料更高的介電常數(shù)。當(dāng)MWCNTs含量2wt%時(shí),交替多層復(fù)合材料的介電常數(shù)為3.57(1MHz,室溫),是純PP的1.9倍,是相同MWCNTs含量下的單層復(fù)合材料的1.7倍,是多層復(fù)合材料的1.4倍。(2)以塑料用碳納米管導(dǎo)電填料(CB-CNTs:愛(ài)格富B型導(dǎo)電炭黑60/碳納米管40)為分散相填充到PP中,采用微納層疊共擠出,制備了(CB-CNTs/PP)/PP交替多層復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,在(CB-CNTs/PP)/PP交替多層復(fù)合材料中CB-CNTs存在團(tuán)聚,聚集簇體積較小且不會(huì)隨CB-CNTs含量增加而明顯增大,分散較為均勻。(CB-CNTs/PP)/PP復(fù)合材料的介電常數(shù)隨分散相含量增加而增大,但其值仍然很小。(3)以聚酰胺11(PA11)為分散相,PP為基體,采用微納層疊共擠方法,制備了PA11/PP原位成纖復(fù)合材料。PA11在基體PP中成纖效果好,且沿?cái)D出方向取向明顯。復(fù)合材料的介電常數(shù)隨PA11含量增加而增大,但其值仍然很小。(4)以PP/MWCNTs復(fù)合母粒(TNPP)為填料的(TNPP/PP)/PP交替多層復(fù)合材料中,MWCNTs分散非常均勻,幾乎呈微納米級(jí)分散在復(fù)合材料中,所得復(fù)合材料具有明顯的交替多層結(jié)構(gòu)。MWCNTs對(duì)PP有異相成核作用,使(TNPP/PP)/PP復(fù)合材料的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度都隨MWCNTs含量的增加而升高。TNPP的加入明顯提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度。在相同碳納米管含量和相同頻率下,(TNPP/PP)/PP復(fù)合材料介電常數(shù)比直接添加MWCNTs或CB-CNTs所得復(fù)合材料的介電常數(shù)高。當(dāng)MWCNTs含量為5wt%時(shí),(TNPP/PP)/PP復(fù)合材料介電常數(shù)高達(dá)47.45(室溫,100Hz),tanδ為0.61,電導(dǎo)率為1.62×10-7S/m。(5)以聚酰胺6(PA6)/MWCNTs復(fù)合母粒(TNPA6)為填料的(TNPA6/PP)/PP交替多層復(fù)合材料中,MWCNTs未能在復(fù)合體系中實(shí)現(xiàn)微納米級(jí)分散,而是優(yōu)先分散在PA6中,再以PA6/MWCNTs復(fù)合顆粒形式相對(duì)均勻的分散在基體PP中。MWCNTs無(wú)法對(duì)基體PP起到異相成核作用,體積較大的復(fù)合顆粒自身也不能起到異相成核的作用,反而因阻礙PP分子鏈段運(yùn)動(dòng)使得復(fù)合材料的結(jié)晶溫度與結(jié)晶度均隨MWCNTs含量的增加而降低。(TNPA6/PP)/PP復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度隨TNPA6含量增加明顯降低。MWCNTs優(yōu)先分散在PA6中再以復(fù)合顆粒的形式分散在PP中,增加了復(fù)合材料的界面,增強(qiáng)了復(fù)合材料的界面極化,有助于提高復(fù)合材料介電常數(shù),當(dāng)復(fù)合材料中MWCNTs含量為5wt%時(shí),復(fù)合材料介電常數(shù)高達(dá)127.34(室溫,100Hz),電導(dǎo)率為9×10-5S/m。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332;TQ325.14

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉先曙;太陽(yáng)能材料發(fā)展的新動(dòng)向——夾層和多層復(fù)合材料[J];材料導(dǎo)報(bào);1994年05期

2 毛健,黃婉霞,陳家釗,吳行,謝寧,涂銘旌;多層復(fù)合材料屏蔽電磁波的理論模型[J];四川聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);1998年06期

3 徐e，

本文編號(hào)：1192042