PANI-PVDF基復合介電材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以PVDF為基體，引入相容性好、極化能力優(yōu)異的聚苯胺（PANI）納米粒子，以及采用納米復合技術制備的鈦酸鋇/聚苯胺(BT@PANI）和銀/聚苯胺（Ag@PANI）功能填料，制備了不同復合體系的高介電常數、低介電損耗的聚合物基納米復合材料。在大幅度提高復合材料介電常數的同時，有效控制了材料的介電損耗，并賦予了復合材料優(yōu)異的頻率和溫度穩(wěn)定性。研究了填料對復合材料微觀結構和介電性能的影響規(guī)律，結合電介質物理理論，分析了影響復合材料介電性能

2、的物理機制。
　　主要研究內容和研究結果如下：
　?。?）以冰凍法合成的納米聚苯胺（PANI）為填充相，制備了PANI/PVDF全有機介電復合材料。結果表明：冰凍法合成了良好分散性、直徑約30 nm的PANI顆粒；在頻率1 kHz下，PANI填充量為10 wt％時，復合材料的介電常數為35，介電損耗僅為0.06，介電復合材料表現出良好的頻率穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。與PVDF相比，復合材料介電常數明顯提高，介電損耗相差甚小。復合材

3、料優(yōu)異的介電性能一方面歸因于納米PANI的極化能力，另一方面是納米PANI的引入使PVDF晶型由非極性?相向極性?相轉變，從而充分發(fā)揮了PVDF基體的功能性。
　?。?）將高介電常數的BT引入PANI/PVDF體系中制備了BT/PANI/PVDF三相復合材料。結果表明：在1 kHz下，h-BT填充量為30 wt%時，BT/PANI/PVDF三相復合材料的介電常數高達49，介電損耗僅為0.12。與傳統(tǒng)的BT/PVDF兩相復合材料相比

4、，三相復合材料顯示出更優(yōu)異的頻率和溫度穩(wěn)定性。PANI的引入縮小了陶瓷顆粒和聚合物基體的介電常數差值，提高了電場作用的均勻性，使復合材料的介電常數顯著提高，介電損耗無明顯增加。
　?。?）通過在h-BT表面原位引發(fā)丙烯酸（AA）單體聚合，制備了聚丙烯酸（PAA）改性的BT粒子，并利用PAA和苯胺（An）陽離子的相互作用，采用原位聚合法制備了BT@PANI核殼納米復合顆粒，并以其為填充相制備了BT@PANI/PVDF復合介電材料。結

5、果表明：BT@PANI/PVDF復合材料在填充量30 wt%時出現滲流閾值，該填充量下復合材料介電常數高達250，與PVDF相比，介電常數提高了30倍。在頻率1 kHz下，當BT@PANI填充量為20 wt%，復合材料的介電常數為80，介電損耗僅為0.79，實現了復合材料低填充量、高介電常數和低介電損耗的平衡。復合材料介電性能的提高歸因于BT@PANI填料在PVDF基體中的均勻分布及二者間的良好界面結合。
　?。?）通過溶液聚合和