本文關(guān)鍵詞：二乙烯基苯包覆多壁碳納米管及其復(fù)合材料介電性能研究

  更多相關(guān)文章： 多壁碳納米管 二乙烯基苯 馬來酸酐 自由基聚合 介電性能 界面極化

【摘要】：新型儲(chǔ)能器件的研發(fā)要求材料的介電性能達(dá)到更高水平。導(dǎo)電填料／聚合物基納米介電復(fù)合材料憑借其較低的密度、良好的加工性能和力學(xué)性能,廣泛受到研究人員的青睞。然而,在滲流閾附近此種材料極高的介電損耗限制了其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,本文采用懸浮聚合的方法,實(shí)現(xiàn)了交聯(lián)聚合物對(duì)碳納米管的有效包覆,并在此基礎(chǔ)上成功制備了三種高介電低損耗的復(fù)合材料。主要工作包括：1、以二乙烯基苯(DVB)為活性單體,采用自由基原位懸浮聚合的方法,成功制備了DVB交聯(lián)聚合物包覆的DVB@MWCNTs雜化材料。該方法為一步投料,反應(yīng)條件溫和、實(shí)驗(yàn)步驟簡單,通過調(diào)節(jié)MWCNTs濃度、單體添加量和溶劑的種類,可以控制包覆層厚度在5-80nm之間,同時(shí),包覆層中仍含有未反應(yīng)的碳碳雙鍵、具有可設(shè)計(jì)性。2、以DVB單體為橋梁,加入第二單體馬來酸酐,通過控制二乙烯基苯和馬來酸酐的添加比例、MWCNTs濃度、和溶劑的種類,成功制備了包覆層厚度可在10-70nm之間進(jìn)行調(diào)控的DVB-MA@MWCNTs雜化材料。采用FTIR、XPS等各種測試方法,證明了包覆層中具有酸酐基團(tuán)。3、采用不同包覆層厚度和長度的DVB@MWCNTs分別與環(huán)氧樹脂、聚苯乙烯制成了復(fù)合材料。結(jié)果表明,復(fù)合材料介電性能的調(diào)控取決于MWCNTs表面包覆層的厚度,所用DVB@MWCNTs納米介電填料的長度以及基體樹脂的種類。具體表現(xiàn)在,當(dāng)采用包覆層較薄的DVB@MWCNTs時(shí),對(duì)于包覆層與基體相容性較好的PS復(fù)合體系,使用較短的MWCNTs即可使體系介電實(shí)部達(dá)到較高水平；對(duì)于DVB包覆層與基體相容性不好的環(huán)氧樹脂復(fù)合體系,采用長尺寸、DVB包覆層較薄的DVB@MWCNTs可使復(fù)合體系介電實(shí)部達(dá)到較高水平。此種現(xiàn)象與DVB@MWCNTs與基體界面層間的極化作用有關(guān)。最終,我們成功制備了介電常數(shù)100,介電損耗小于0.1的環(huán)氧樹脂和聚苯乙烯復(fù)合材料。4、以DVB-MA@MWCNTs為介電填料,聚醚型熱塑性聚氨酯(TPU)為樹脂基體,采用溶液共混-反沉淀-熱壓的方法制備了含有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)DVB-MA@MWCNTs的TPU復(fù)合材料。我們對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了紅外、XRD、力學(xué)以及介電性能表征,結(jié)果表明酸酐基團(tuán)的存在使得MWCNTs與基體間有更良好的相容性,制備的復(fù)合材料在特定頻率范圍內(nèi)介電性能優(yōu)異。
【關(guān)鍵詞】：多壁碳納米管 二乙烯基苯 馬來酸酐 自由基聚合 介電性能 界面極化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-34
• 1.1 本課題行業(yè)研究發(fā)展概況14-15
• 1.2 納米填料/聚合物基介電材料研究進(jìn)展15-20
• 1.2.1 無機(jī)陶瓷填料/聚合物基介電材料15-17
• 1.2.2 導(dǎo)電填料/聚合物基介電材料17-20
• 1.3 碳納米管的包覆修飾20-26
• 1.3.1 碳納米管的共價(jià)包覆20-25
• 1.3.2 碳納米管的非共價(jià)包覆25-26
• 1.4 多壁碳納米管(MWCNTs)/聚合物基介電材料的制備與表征26-33
• 1.4.1 MWCNTs/聚合物基介電材料的制備方法26-29
• 1.4.2 MWCNTs/聚合物基介電材料研究方法29-33
• 1.5 課題的創(chuàng)新性及研究意義33-34
• 第二章 一種基于二乙烯基苯交聯(lián)體系可控包覆多壁碳納米管的方法34-70
• 2.1 引言34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料34-35
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器35-36
• 2.4 測試及表征方法36-37
• 2.5 DVB@MWCNTs雜化材料的制備機(jī)理與步驟37-41
• 2.5.1 制備機(jī)理37-38
• 2.5.2 制備步驟38-41
• 2.6 結(jié)果表征與討論41-54
• 2.6.1 引發(fā)劑濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響41-45
• 2.6.2 單體添加配比對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響45-51
• 2.6.3 溶劑種類對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響51-53
• 2.6.4 底物濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響53-54
• 2.7 DVB-MA@MWCNTs雜化材料的制備機(jī)理與步驟54-56
• 2.7.1 制備機(jī)理54-55
• 2.7.2 制備步驟55-56
• 2.8 結(jié)果表征與討論56-69
• 2.8.1 兩單體相對(duì)投料量對(duì)產(chǎn)物的影響56-59
• 2.8.2 兩單體總投料量對(duì)產(chǎn)物的影響59-64
• 2.8.3 溶劑種類對(duì)產(chǎn)物的影響64-65
• 2.8.4 DVB-MA@MWCNTs雜化材料性能分析65-69
• 2.9 本章小結(jié)69-70
• 第三章 DVB@MWCNTs/聚合物基復(fù)合材料的制備及介電性能研究70-88
• 3.1 引言70-71
• 3.2 實(shí)驗(yàn)原料71
• 3.3 DVB@MWCNTs/EP復(fù)合材料的制備與表征71-79
• 3.3.1 DVB@MWCNTs/EP復(fù)合材料的制備71-72
• 3.3.2 復(fù)合材料AC電導(dǎo)率表征72-74
• 3.3.3 復(fù)合材料介電性能表征74-78
• 3.3.4 復(fù)合材料形貌表征(SEM)78-79
• 3.3.5 結(jié)論79
• 3.4 DVB@MWCNTs/PS復(fù)合材料的制備與表征79-87
• 3.4.1 DVB@MWCNTs/PS復(fù)合材料的制備79
• 3.4.2 復(fù)合材料AC電導(dǎo)率表征79-82
• 3.4.3 復(fù)合材料介電性能表征82-85
• 3.4.4 復(fù)合材料掃描電鏡表征(SEM)85-86
• 3.4.5 結(jié)論86-87
• 3.5 本章小結(jié)87-88
• 第四章 DVB-MA@MWCNTs/TPU高介電彈性體的制備及性能研究88-110
• 4.1 引言88-89
• 4.2 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備89-91
• 4.3 DVB-MA@MWCNTS/TPU復(fù)合材料的制備與表征91-107
• 4.3.1 復(fù)合材料的制備91
• 4.3.2 復(fù)合材料AC電導(dǎo)率表征91-94
• 4.3.3 復(fù)合材料介電性能表征94-98
• 4.3.4 復(fù)合材料力學(xué)性能表征98-100
• 4.3.5 復(fù)合材料ATR-IR表征100-102
• 4.3.6 復(fù)合材料SEM表征102-103
• 4.3.7 復(fù)合材料XRD表征103-105
• 4.3.8 復(fù)合材料導(dǎo)熱性表征105-107
• 4.3.9 復(fù)合材料熱穩(wěn)定性表征107
• 4.4 本章小結(jié)107-110
• 第五章 結(jié)論110-112
• 參考文獻(xiàn)112-118
• 致謝118-120
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文120-122
• 作者和導(dǎo)師簡介122-123
• 附件123-124

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1 李學(xué)軍;;石灰質(zhì)中包覆層材料的應(yīng)用[J];武鋼技術(shù);1988年12期

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3 李江存;焦清介;任慧;王麗霞;趙偉棟;;海因/三嗪類復(fù)合鍵合劑包覆黑索今的研究[J];含能材料;2008年01期

4 詹惠安;鄭邯勇;趙文忠;王永昌;;中空玻璃微球在硅橡膠包覆層中的應(yīng)用[J];火炸藥學(xué)報(bào);2010年01期

5 王永昌;黃慶;陳支廈;;丁羥包覆層力學(xué)性能研究[J];艦船防化;2010年05期

6 孫長印;;丁羥包覆層的強(qiáng)制老化試驗(yàn)[J];航空兵器;1984年04期

7 藍(lán)福堂;黃炎;;論壓輥的柔度 具有軟包覆層壓輥剛度理論的探討[J];廣東造紙技術(shù)通訊;1980年Z1期

8 鄭克全 ,張思玉 ,方心濟(jì);激光包覆組織和性能的研究[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1986年04期

9 包昌火;陳昌珍;蘭承釗;程普生;費(fèi)北孫;張曄;;包覆層的脫粘和發(fā)展[J];現(xiàn)代兵器;1986年06期

10 王晰猷;;包覆層剪切粘結(jié)強(qiáng)度測試方法的研究[J];火炸藥;1990年02期

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1 樊世民;蓋國勝;苗赫濯;;顆粒包覆技術(shù)研究進(jìn)展[A];第八屆全國粉體工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨2002年全國粉體設(shè)備技術(shù)產(chǎn)品交流會(huì)論文集[C];2002年

2 楊士山;王吉貴;楊建;;少煙不飽和聚酯包覆層研究[A];中國宇航學(xué)會(huì)固體火箭推進(jìn)第22屆年會(huì)論文集（推進(jìn)劑分冊）[C];2005年

3 孫貴磊;李曉杰;閆鴻浩;;碳包覆鐵碳化合物的爆轟合成及表征[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（6）[C];2007年

4 王英平;王先友;舒洪波;魏啟亮;吳強(qiáng);白艷松;胡本安;;MgF_2包覆尖晶石LiMn_2O_4的制備及其電化學(xué)性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第10分會(huì)場摘要集[C];2012年

5 曹安民;池子翔;張偉;楊粉麗;;電極材料均勻可控界面層的實(shí)現(xiàn)與調(diào)控[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第24分會(huì)：化學(xué)電源[C];2014年

6 金永中;吳衛(wèi);;熱分解-還原法在制備金屬包覆粉中的應(yīng)用[A];第九屆材料科學(xué)與合金加工學(xué)術(shù)會(huì)議�？撐募痆C];2004年

7 魏智強(qiáng);閆曉燕;朱林;楊曉紅;汪寶珍;;碳包覆鐵納米顆粒微結(jié)構(gòu)研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

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1 郭洋;硼化合物和包覆硼的制備、燃燒性能及應(yīng)用研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

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1 李明明;磷酸鐵的制備及其包覆應(yīng)用研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

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10 陳艷麗;二次包覆硅/碳復(fù)合納米纖維的制備及儲(chǔ)能性能研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：992511