聚丙烯基復(fù)合介電材料的制備及性能研究.pdf

1、介電材料也叫電介質(zhì)，是電的絕緣材料，介電材料在電子電力行業(yè)、信息功能、軍事等領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。科技的飛速發(fā)展使得各類電氣、電機、電子設(shè)備向集成化、微型化發(fā)展，介電材料的高性能化研究成為熱點。純聚丙烯材料在絕緣材料領(lǐng)域應(yīng)用有限，研究制備出具有高介電常數(shù)、低介電損耗的聚丙烯復(fù)合材料具有十分重要的意義。本文采用先進的聚合物微納層疊共擠技術(shù)，制備了一系列聚丙烯基復(fù)合材料，并研究其結(jié)構(gòu)與性能，可為聚合物基介電復(fù)合材料的制備和性能研究提供數(shù)據(jù)

2、和理論參考。
　　通過大量實驗，獲得的主要研究成果如下：
　　（1）以多壁碳納米管（MWCNTs）為填料，PP為基體，采用微納層疊共擠的方法，制備了 MWCNTs/PP單層復(fù)合材料（聚合物熔體未流經(jīng)倍增器擠出得到）、MWCNTs/PP多層復(fù)合材料（聚合物熔體流經(jīng)倍增器但沒有交替層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料）、（MWCNTs/PP）/PP交替多層復(fù)合材料。在三種復(fù)合材料中MWCNTs均有團聚現(xiàn)象，但單層復(fù)合材料中MWCNTs的團聚更嚴(yán)重，

3、MWCNTs聚集簇體積隨MWCNTs含量增加而增大；而由于倍增器的分散作用，多層和交替多層復(fù)合材料中 MWCNTs的團聚現(xiàn)象明顯改善，MWCNTs聚集簇體積較小且不會隨MWCNTs含量增加而增大。交替多層復(fù)合材料有較為明顯的層結(jié)構(gòu)。MWCNTs的均勻分散和交替多層結(jié)構(gòu)能賦予復(fù)合材料更高的介電常數(shù)。當(dāng)MWCNTs含量2wt％時，交替多層復(fù)合材料的介電常數(shù)為3.57（1MHz，室溫），是純PP的1.9倍，是相同 MWCNTs含量下的單層復(fù)合

4、材料的1.7倍，是多層復(fù)合材料的1.4倍。
　?。?）以塑料用碳納米管導(dǎo)電填料（CB-CNTs：愛格富B型導(dǎo)電炭黑60/碳納米管40）為分散相填充到PP中，采用微納層疊共擠出，制備了（CB-CNTs/PP）/PP交替多層復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，在（CB-CNTs/PP）/PP交替多層復(fù)合材料中CB-CNTs存在團聚，聚集簇體積較小且不會隨CB-CNTs含量增加而明顯增大，分散較為均勻。（CB-CNTs/PP）/PP復(fù)合材料的介電常

5、數(shù)隨分散相含量增加而增大，但其值仍然很小。
　?。?）以聚酰胺11（PA11）為分散相，PP為基體，采用微納層疊共擠方法，制備了PA11/PP原位成纖復(fù)合材料。PA11在基體PP中成纖效果好，且沿擠出方向取向明顯。復(fù)合材料的介電常數(shù)隨 PA11含量增加而增大，但其值仍然很小。
　?。?）以PP/MWCNTs復(fù)合母粒（TNPP）為填料的（TNPP/PP）/PP交替多層復(fù)合材料中，MWCNTs分散非常均勻，幾乎呈微納米級分散在復(fù)

6、合材料中，所得復(fù)合材料具有明顯的交替多層結(jié)構(gòu)。MWCNTs對 PP有異相成核作用，使（TNPP/PP）/PP復(fù)合材料的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度都隨 MWCNTs含量的增加而升高。TNPP的加入明顯提高了復(fù)合材料的拉伸強度。在相同碳納米管含量和相同頻率下，（TNPP/PP）/PP復(fù)合材料介電常數(shù)比直接添加MWCNTs或CB-CNTs所得復(fù)合材料的介電常數(shù)高。當(dāng)MWCNTs含量為5wt%時，（TNPP/PP）/PP復(fù)合材料介電常數(shù)高達47.45（室

7、溫，100Hz），tanδ為0.61，電導(dǎo)率為1.62×10-7S/m。
　?。?）以聚酰胺6（PA6）/MWCNTs復(fù)合母粒（TNPA6）為填料的（TNPA6/PP）/PP交替多層復(fù)合材料中，MWCNTs未能在復(fù)合體系中實現(xiàn)微納米級分散，而是優(yōu)先分散在PA6中，再以PA6/MWCNTs復(fù)合顆粒形式相對均勻的分散在基體PP中。MWCNTs無法對基體PP起到異相成核作用，體積較大的復(fù)合顆粒自身也不能起到異相成核的作用，反而因阻礙PP