本文關(guān)鍵詞：聚偏氟乙烯碳納米管復(fù)合材料制備與電性能研究

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【摘要】：碳納米管(MWCNT)具有較大的長(zhǎng)徑比和較高的電導(dǎo)率,使其成為比較合適的高介電復(fù)合材料的填料。然而,根據(jù)滲流理論,當(dāng)基體中碳納米管含量在滲流閾值(fc)附近,復(fù)合材料獲得高的介電常數(shù)的同時(shí),會(huì)發(fā)生絕緣體向?qū)w的轉(zhuǎn)變而使得介電損耗激增。研究人員采用包覆的方法制備復(fù)合材料,大大降低了復(fù)合材料的介電損耗。然而這些方法往往由于制備工藝比較復(fù)雜,限制了其在電子器件等中的應(yīng)用。因此,我們期望通過(guò)采用一種簡(jiǎn)單的成型方法對(duì)聚合物/導(dǎo)電填料復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,探索聚合物基介電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系規(guī)律,其主要的研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下：首先,我們采用溶液混合法和注射成型法制備了多壁碳納米管/聚偏氟乙烯(MWCNT/PVDF),研究了注射成型工藝對(duì)MWCNT/PVDF復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明,溶液混合法使碳納米管均勻分散在聚合物基體中,注射成型法使得MWCNT產(chǎn)生取向,拓寬了滲流閾值的轉(zhuǎn)變濃度,優(yōu)化了復(fù)合材料的介電性能；根據(jù)滲流理論擬合得到復(fù)合材料的滲流閾值為5.00 wt.%-9.00 wt.%;在頻率為100Hz時(shí),5.00 wt.% MWCNT/PVDF、7.00 wt.% MWCNT/PVDF和9.00wt%MWCNT/PVDF復(fù)合材料的介電常數(shù)分別為23.8、48.71和73.55,損耗角正切分別為0.11、1.96和4.79。其次,我們采用溶液混合法和注射成型法制備了石墨化碳納米管/聚偏氟乙烯(g-MWCNT/PVDF)與十六烷基三甲基溴化銨@石墨化碳納米管/聚偏氟乙烯(CTAB@g-MWCNT/PVDF)復(fù)合材料,對(duì)兩種復(fù)合材料進(jìn)行了性能研究。結(jié)果表明,碳納米管經(jīng)過(guò)石墨化處理后其復(fù)合材料的滲流閾值降低到3.00 wt.%-5.00wt.%；當(dāng)頻率為100 Hz時(shí),g-MWCNT的含量為5.00wt.%復(fù)合材料的介電常數(shù)從23.8增加到105,但是損耗角正切從0.11增加8.67。添加CTAB后,CTAB@g-MWCNT的含量為5.00wt.%復(fù)合材料的介電常數(shù)增加到119,而損耗角正切僅為0.816。
【關(guān)鍵詞】：碳納米管 聚偏氟乙烯 復(fù)合材料 注射成型 介電常數(shù) 損耗角正切
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-24
• 1.1 高介電復(fù)合材料研究現(xiàn)狀8-11
• 1.1.1 陶瓷粉末填充聚合物基高介電復(fù)合材料8-9
• 1.1.2 金屬填料填充聚合物基高介電復(fù)合材料9-11
• 1.1.3 無(wú)機(jī)填料填充聚合物基高介電復(fù)合材料11
• 1.2 碳納米管概述11-16
• 1.2.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 碳納米管的性能12-13
• 1.2.3 碳納米管復(fù)合材料的制備方法13-15
• 1.2.4 碳納米管復(fù)合材料的成型方法15-16
• 1.3 碳納米管高介電低損耗復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4 聚偏氟乙烯19-21
• 1.4.1 聚偏氟乙烯概述20
• 1.4.2 聚偏氟乙烯的應(yīng)用20-21
• 1.5 聚合物基高介電復(fù)合材料的應(yīng)用21-22
• 1.5.1 高介電材料在高儲(chǔ)能電容器中的應(yīng)用21-22
• 1.5.2 高介電材料在電子工程中的應(yīng)用22
• 1.5.3 高介電材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用22
• 1.6 選題意義及研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.6.1 選題意義22-23
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容23-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器24-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備25-26
• 第三章 注射成型工藝制備多壁碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料及性能26-42
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分26-29
• 3.1.1 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料的制備26-27
• 3.1.2 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料性能測(cè)試27-29
• 3.2 結(jié)果與討論29-41
• 3.2.1 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料形貌分析29-30
• 3.2.2 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料力學(xué)性能分析30-33
• 3.2.3 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料紅外光譜分析33-34
• 3.2.4 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料結(jié)晶性能分析34-35
• 3.2.5 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料導(dǎo)電性能分析35-37
• 3.2.6 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料介電常數(shù)性能分析37-38
• 3.2.7 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料介電損耗性能分析38-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第四章 改性多壁碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料的制備與性能42-52
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分43-44
• 4.1.1 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料的制備43
• 4.1.2 碳納米管/聚偏氟乙烯測(cè)試與表征43-44
• 4.2 結(jié)果與討論44-51
• 4.2.1 碳納米管的透射電鏡分析44
• 4.2.2 碳納米管拉曼光譜分析44-45
• 4.2.3 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料掃描電鏡分析45-46
• 4.2.4 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料導(dǎo)電性能分析46-48
• 4.2.5 碳納米管/聚偏氟乙烯復(fù)合材料介電性能分析48-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 結(jié)論與展望52-54
• 5.1 結(jié)論52-53
• 5.2 展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-62
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文62-64
• 致謝64

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