本文關鍵詞：聚偏氟乙烯碳納米管復合材料制備與電性能研究

  更多相關文章： 碳納米管 聚偏氟乙烯 復合材料 注射成型 介電常數(shù) 損耗角正切

【摘要】：碳納米管(MWCNT)具有較大的長徑比和較高的電導率,使其成為比較合適的高介電復合材料的填料。然而,根據(jù)滲流理論,當基體中碳納米管含量在滲流閾值(fc)附近,復合材料獲得高的介電常數(shù)的同時,會發(fā)生絕緣體向導體的轉變而使得介電損耗激增。研究人員采用包覆的方法制備復合材料,大大降低了復合材料的介電損耗。然而這些方法往往由于制備工藝比較復雜,限制了其在電子器件等中的應用。因此,我們期望通過采用一種簡單的成型方法對聚合物/導電填料復合材料的結構進行設計和優(yōu)化,探索聚合物基介電復合材料的結構-性能關系規(guī)律,其主要的研究內(nèi)容與結果如下：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MWCNT/PVDF復合材料性能的影響。結果表明,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變濃度,優(yōu)化了復合材料的介電性能；根據(jù)滲流理論擬合得到復合材料的滲流閾值為5.00 wt.%-9.00 wt.%;在頻率為100Hz時,5.00 wt.% MWCNT/PVDF、7.00 wt.% MWCNT/PVDF和9.00wt%MWCNT/PVDF復合材料的介電常數(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)復合材料,對兩種復合材料進行了性能研究。結果表明,碳納米管經(jīng)過石墨化處理后其復合材料的滲流閾值降低到3.00 wt.%-5.00wt.%；當頻率為100 Hz時,g-MWCNT的含量為5.00wt.%復合材料的介電常數(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.%復合材料的介電常數(shù)增加到119,而損耗角正切僅為0.816。
【關鍵詞】：碳納米管 聚偏氟乙烯 復合材料 注射成型 介電常數(shù) 損耗角正切
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

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

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本文編號：838487