本文關(guān)鍵詞：高介電常數(shù)低介電損耗多相聚合物基復(fù)合材料的研究　出處：《蘇州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：作為典型的導(dǎo)體/聚合物復(fù)合材料之一,碳納米管(CNT)/聚合物復(fù)合材料在CNT的含量接近滲流閾值(cf)時發(fā)生絕緣體-導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變,從而獲得高介電常數(shù),但是導(dǎo)電通路的形成也往往導(dǎo)致高介電損耗。另一方面,為了保持聚合物良好的加工性和較低的生產(chǎn)成本,低cf無疑極具吸引力。目前雙逾滲結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料并未能夠有效提高介電常數(shù)和降低介電損耗。因此,如何通過調(diào)整基體新穎的相結(jié)構(gòu)獲得綜合介電性能優(yōu)良的復(fù)合材料仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文即圍繞這個主題展開研究。首先,本文以聚醚酰亞胺(PEI)/雙馬來酰亞胺(BD)不相容聚合物體系為基體,固定多壁CNT(MWCNT)的含量(0.4wt%),制備了PEI/BD質(zhì)量配比不同的系列0.4MWCNT/PEI/BD復(fù)合材料,隨著PEI含量的升高,復(fù)合材料依次呈現(xiàn)海島、雙連續(xù)和反轉(zhuǎn)相結(jié)構(gòu)。與0.4MWCNT/BD相比,MWCNT選擇性分散在BD相中,同時傾向于在PEI相稠周圍富集并沿著平行于PEI相稠球半徑法向平面排布,增加了復(fù)合材料微電容的數(shù)量,因而使得MWCNT的分散狀態(tài)發(fā)生了調(diào)整且復(fù)合材料的介電性能產(chǎn)生顯著變化。在100Hz下,海島相結(jié)構(gòu)的0.4MWCNT/10PEI/BD介電常數(shù)增加至600,為0.4MWCNT/BD復(fù)合材料的4.5倍;而前者的介電損耗僅為后者的0.1倍。等效模擬電路的建立揭示了不同相結(jié)構(gòu)在控制復(fù)合材料介電性能上的微觀機(jī)理。其次,當(dāng)PEI與BD樹脂的質(zhì)量比為20:100時,所得到的PEI20/BD為反轉(zhuǎn)相結(jié)構(gòu)。以其為聚合物基體,分別采用Haake熔融共混和溶液共混技術(shù)成功制備了MWCNT分布在PEI相中的復(fù)合材料(h-MWCNT/20PEI/BD)和MWCNT分布在BD相中的復(fù)合材料(MWCNT/20PEI/BD)。研究結(jié)果顯示,兩種復(fù)合材料的介電性能差異明顯。在相同組份下,與MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料相比,h-MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料具有更高的介電常數(shù)和更低的cf。在100Hz下,h-0.45MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料的介電常數(shù)高達(dá)1742,分別約是0.5MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料的25倍,PEI/BD的562倍。同時,cf低至0.35wt%,為MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料的0.6倍。cf值的降低源于MWCNTs在PEI相中導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成;介電常數(shù)的提升歸因于增強(qiáng)的界面極化和微電容的增加,而非簡單的加和法則。這些有趣的結(jié)果表明通過調(diào)整MWCNTs在不相容聚合物基體中的分散位置和分散狀態(tài)可為制備綜合介電性能優(yōu)良的復(fù)合材料提供簡便而實(shí)用的手段。
[Abstract]:As one of the typical conductor / polymer composites, the CNT content of CNT / polymer composites is close to the percolation threshold (CF), and the insulator-conductor transition occurs. Therefore, high dielectric constant can be obtained, but the formation of conductive pathway often leads to high dielectric loss. On the other hand, in order to maintain good processability and low production cost of polymer. At present, the composite with double percolation structure can not effectively increase the dielectric constant and reduce the dielectric loss. How to obtain composite materials with excellent dielectric properties by adjusting the novel phase structure of the matrix is still facing a great challenge. This thesis focuses on this subject. First of all. In this paper, the content of multiwalled CNT MWCNT was immobilized on the base of polyetherimide (PEI) / bismaleimide (BDD) incompatible polymer system. A series of 0.4MWCNT / PEI / BD composites with different mass ratio of PEI/BD were prepared. With the increase of PEI content, the composite presented island in turn. Compared with 0.4MWCNT / BD, MWCNT was selectively dispersed in BD phase. At the same time, it tends to enrich around the dense PEI phase and arrange along the normal plane parallel to the thick spherical radius of the PEI phase, thus increasing the number of the composite microcapacitors. As a result, the dispersion state of MWCNT was adjusted and the dielectric properties of the composites changed significantly at 100Hz. The dielectric constant of 0.4 MWCNT / 10 PEI / BD of island phase structure increased to 600, which is 4.5 times of that of 0.4MWCNT / BD composite. The dielectric loss of the former is only 0.1 times of that of the latter. The establishment of the equivalent analog circuit reveals the microcosmic mechanism of different phase structures in controlling the dielectric properties of the composites. When the mass ratio of PEI to BD resin is 20: 100, the obtained PEI20/BD is a reverse phase structure and is used as the polymer matrix. The composite materials with MWCNT distribution in PEI phase were prepared successfully by Haake melt blending and solution blending technique, respectively. The MWCNT / MWCNT / 20PEI / BDD composites were prepared successfully. The MWCNT / 20PEI / BDN / BDX composite distributed in BD phase. The results show that. The dielectric properties of the two composites are obviously different. In the same composition, compared with the MWCNT/20PEI/BD composites. H-MWCNT / 20PEI / BD composites have higher dielectric constants and lower CFS at 100 Hz. The dielectric constant of h-0.45 MWCNT / 20PEI / BD composites is as high as 1742, which is about 25 times higher than that of 0.5MWCNT / 20PEI / BD composites, respectively. The PEI/BD was 562-fold and the cf was as low as 0.35wt%. The decrease of 0.6-fold. Cf value of MWCNT/20PEI/BD composites is due to the formation of conductive network structure of MWCNTs in PEI phase. The increase of dielectric constant is attributed to the enhancement of interfacial polarization and the increase of microcapacitance. These interesting results show that by adjusting the dispersion position and dispersion state of MWCNTs in incompatible polymer matrix, it is easy to prepare composite materials with excellent dielectric properties. And practical means.
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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本文編號：1423511