環(huán)氧樹脂-聚醚酰亞胺-石墨烯三元復合材料的結(jié)構調(diào)控和性能.pdf

1、密級桂林電子科技大學碩士學位論文題目環(huán)氧樹脂聚醚酰亞胺石墨烯三元復合材料的結(jié)構調(diào)控和性能（英文（英文）StructureControlPropertiesofEpoxypolyetheriegrapheneTernaryComposites研究生學號:122101509研究生姓名:萬華妹指導教師姓名、職務指導教師姓名、職務:馬傳國教授申請學位門類:工學碩士學科、專科、專業(yè)名稱:材料科學與工程提交論文日期:2016年4月論文答辯日期:20

2、16年6月摘要I摘要本文主要利用反應誘導相分離原理，通過改變制備工藝、石墨烯含量、聚醚酰亞胺含量和固化劑種類對環(huán)氧樹脂(EP)聚醚酰亞胺(PEI)石墨烯納米片(GnPs)三元復合材料的結(jié)構進行調(diào)控，目的是控制石墨烯的分布及復合材料的相結(jié)構，從而在復合材料中搭建良好的導電網(wǎng)絡以降低材料的逾滲閾值，提高其綜合性能，尤其是提高其導電性能和介電常數(shù)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、光學顯微鏡(OM)、數(shù)字超高電阻微電流測量儀、精密阻抗分析儀和熱失

3、重分析儀(TGDTA)表征了復合材料的微觀結(jié)構、電學性能和熱穩(wěn)定性。首先，研究了酸酐(MTHPA)體系中，GnPs與PEI先混合時，改性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量對PEI含量為35pbw(相對于EP)的EPPEIGnPs復合材料(EP100PEI35GnPs)的微觀結(jié)構和電學性能的影響。研究結(jié)果表明，當PVP與GnPs質(zhì)量比大于1時，GnPs在復合材料中分散性變好。當PVP與GnPs質(zhì)量比為1:1時，復合材料的體積電阻率最低，逾滲閾

4、值最低(1.02wt%)，介電常數(shù)最高；當GnPs含量為2wt%時，材料的介電常數(shù)高達755(1kHz)，而對應的介電損耗僅為0.08。在最佳PVP用量的基礎上，改變GnPs與EP和PEI的混合順序，但得到的復合材料的電學性能都不如GnPs與PEI先混合的好。其次，在最佳制備工藝的基礎上研究了不同PEI含量復合材料的結(jié)構和性能。結(jié)果表明，由于GnPs在復合材料中分布不均勻，EPGnPs二元復合材料的性能不穩(wěn)定。而在EPPEIGnPs三元

5、復合材料中，OM和SEM分析均表明GnPs分布在PEI富集相中，形成同時具有隔離結(jié)構和雙逾滲結(jié)構的導電網(wǎng)絡，第三相的存在使GnPs在空間上分布更加均勻，增加了體系的界面，使材料具有較高的介電常數(shù)，其中當GnPs含量為1.5wt%時，EP100PEI25GnPs復合材料的介電常數(shù)高達1128(1kHz)。當PEI含量為15pbw、25pbw和40pbw時，復合材料的逾滲閾值分別為0.65wt%、0.95wt%和1.63wt%，材料的逾滲閾

6、值隨著PEI含量的增加而增加。最后，研究了4，4’二氨基二苯砜(DDS)固化劑體系EPPEIGnPs復合材料的結(jié)構和性能。結(jié)果表明，GnPs分布在PEI富集相中，但GnPs在復合材料中團聚嚴重。當PEI含量為15pbw、20pbw、25pbw和35pbw時，復合材料的逾滲閾值分別為1.4wt%、0.8wt%、1.9wt%和2.39wt%，體系中EP100PEI15GnPs2wt%復合材料的介電常數(shù)最高，為336(1kHz)。關鍵詞：關鍵