在聚合物基功能復合材料的研究愈發(fā)深入的情況下,航空航天、電子電器、微電子等行業(yè)對材料綜合性能的要求也越來越高。除了質(zhì)量輕、機械強度高等基本特點外,還要求良好的熱穩(wěn)定性及優(yōu)異的介電性能。本文主要以高性能聚芳醚腈作為聚合物基體,鈦酸銅鈣及氧化石墨烯作為功能填料借助于連續(xù)超聲分散技術(shù)結(jié)合溶液流延成膜法制備聚芳醚腈基介電復合材料,并對其結(jié)構(gòu)與性能進行研究。首先,采用過氧化氫對鈦酸銅鈣進行表面羥基化處理后制備了聚芳醚腈/鈦酸銅鈣復合材料。紅外光譜檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理后的鈦酸銅鈣在3439 cm^-1處出現(xiàn)了明顯的羥基峰。復合材料的拉伸強度及斷裂伸長率均隨鈦酸銅鈣質(zhì)量分數(shù)的增加而下降,但依然處于較高水平。復合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均高于170℃,T_5%超過500℃,T_max維持在530℃左右。隨鈦酸銅鈣質(zhì)量分數(shù)的增加（0 wt%至60 wt%）,復合材料的介電常數(shù)從2.86增長至6.31,損耗低于0.03。其次,引入氧化石墨烯作為導電填料制備聚芳醚腈/氧化石墨烯復合材料。實驗發(fā)現(xiàn)復合材料的介電常數(shù)隨著氧化石墨烯含量的增加明顯提升,但介電損耗... 

【文章來源】：重慶理工大學重慶市

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

聚芳醚腈（PEN-ID300）的結(jié)構(gòu)式

在的條件下表現(xiàn)出較低的熔融溫度并且會產(chǎn)生不溶性的產(chǎn)物。1993年，Matsuo等人[14]指出聚芳醚腈可以在體系處于200℃下時在N-甲基吡咯烷酮中通過2，6-二氯苯腈與間苯二酚進行縮聚反應制得。較高的反應溫度主要是為了獲得分子量較高的聚合物。近十幾年來，隨著聚合物的合成方法及手段的不斷成熟以及國內(nèi)化工原材料行業(yè)的快速發(fā)展使得多數(shù)化工原材料制品的產(chǎn)量與純度的大大提升且價格迅速下降，聚芳醚腈的主要合成方法轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎枚訂误w（HO-Ar-OH）與2，6-二氯苯腈或2，6-二氟苯腈通過親核取代反應制備而成。主要合成反應如圖1-2所示[15]。值得注意的是，通過改變二元酚的種類可以制備出一系列結(jié)構(gòu)不同的聚芳醚腈，結(jié)構(gòu)的變化會使得聚芳醚腈的性能有一定的差異。關(guān)于聚芳醚腈結(jié)構(gòu)與性能的變化將在后文中進行主要論述。圖1-2聚芳醚腈的合成路線

重慶理工大學碩士學位論文41.1.3聚芳醚腈的結(jié)構(gòu)與性能聚芳醚腈作為一種線性的芳香高分子化合物，其分子主鏈上攜帶有數(shù)量眾多的芳環(huán)和醚鍵，側(cè)鏈上含有強極性的氰基，如圖1-3所示[16]。由于氰基并不在聚芳醚腈的主鏈上，幾乎不影響聚合物的加工成型。此外，氰基之間會產(chǎn)生偶極-偶極相互作用使得聚芳醚腈具有優(yōu)異的綜合性能。更為重要的是，通過三聚加成反應可以使得氰基側(cè)基之間形成穩(wěn)定的三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，對聚芳醚腈的高熱穩(wěn)定性做出了重要貢獻[17,18]。圖1-3聚芳醚腈的結(jié)構(gòu)通式上一小節(jié)對聚芳醚腈合成路線的研究結(jié)果表明，采用不同種類的二元酚單體與2，6-二氯苯腈或2，6-二氟苯腈通過親核取代反應可制備出不同結(jié)構(gòu)的聚芳醚腈，結(jié)構(gòu)的差異使得聚芳醚腈表現(xiàn)出不同的性能，如表1-1所示[19,20]。其中聯(lián)苯二酚型（BP）、雙酚S型（SDP）、酚酞型（PP）和2，7-萘二酚型（ND）聚芳醚腈的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均高于200℃，這是由于采用的二元酚單體的結(jié)構(gòu)不同，且分子主鏈上攜帶的大量芳環(huán)提升了聚合物的剛性，使得分子鏈段在吸收更多的能量的情況下才能產(chǎn)生相對運動。而因為間苯二酚型（RS）、對苯二酚型（HQ）、雙酚A型（BPA）和2，7-萘二酚型（ND）聚芳醚腈的分子結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，結(jié)晶度較高，所以均具有高于340℃的熔融溫度。從表1-1中還可知，這些不同種類的聚芳醚腈均具有超過450℃的熱分解溫度，而且BP型聚芳醚腈的分解溫度高達556℃。對比不同結(jié)構(gòu)聚芳醚腈機械性能的表現(xiàn)情況可知，所有類型的聚芳醚腈拉伸強度均高于80MPa，且除了BPA型以外，其他拉伸強度均在100MPa以上，其中BP型的拉伸強度達到了155MPa。此外，優(yōu)異的耐化學腐蝕、耐沖擊、抗疲勞、耐磨性以及阻燃特性使得聚芳醚腈工程塑料在航空航天、軌道交通、核能發(fā)電、軍工制造等領(lǐng)域具有廣泛的應用?

【參考文獻】：
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本文編號：3075260