改性納米銀-陶瓷-PVDF復(fù)合材料及介電性能的研究.pdf

1、隨著納米復(fù)合材料深入的研究，高介電聚合物基復(fù)合材料的填料粉體已經(jīng)從細(xì)顆粒轉(zhuǎn)向了納米尺寸范圍，同時(shí)常規(guī)陶瓷/聚合物復(fù)合材料相對(duì)低的介電性能限制了其在電氣、通訊、電子信息領(lǐng)域中的應(yīng)用。根據(jù)滲流理論，納米導(dǎo)電添加劑的加入能提高復(fù)合材料的介電性能，將納米金屬、陶瓷和聚合物復(fù)合，同時(shí)對(duì)無(wú)機(jī)填料表面進(jìn)行改性，則有望得到介電性能更加優(yōu)異的三相復(fù)合材料。本文在陶瓷/聚合物兩相復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，向復(fù)合材料中加入納米銀金屬顆粒，并對(duì)無(wú)機(jī)相進(jìn)行改性，通過(guò)改性

2、改善復(fù)合材料的界面連接，得到改性納米銀/改性陶瓷/聚合物三相復(fù)合材料。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用液相還原法，在原溶液中用半胱氨酸對(duì)納米銀進(jìn)行表面改性，得到改性納米銀。PVDF作為基體，改性納米銀為填充劑，通過(guò)熔融共混制備了系列改性Ag/PVDF復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，分析了復(fù)合材料的介電性能，同時(shí)比較了未改性納米Ag/PVDF和改性納米Ag/PVDF兩個(gè)復(fù)合材料的介電性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)電性能測(cè)試

3、發(fā)現(xiàn)，改性復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著Ag含量的增加而增大，同時(shí)其介電損耗也不斷的增大。相比較未改性納米 Ag，相同體積下改性納米Ag復(fù)合材料的介電常數(shù)有較大的提高，在未改性納米Ag/PVDF復(fù)合材料中Ag的含量為18％時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)為57.5，而改性復(fù)合材料中Ag的含量為24％時(shí)，復(fù)合材料還沒(méi)有出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，介電常數(shù)為194。⑵通過(guò)溶液共混法，制備了半胱氨酸修飾的納米銀螯合改性BT陶瓷，BT表面結(jié)合了一層螯合層，同時(shí)巰基修飾的納米銀

4、顆粒也附著在其表面，這樣半胱氨酸修飾的納米銀包覆的BT形成了整個(gè)體系的功能相。通過(guò)熱壓，制備了改性Ag/BT/PVDF三相復(fù)合材料，研究了改性納米銀的體積分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料介電性能的影響，并分析了界面改性對(duì)復(fù)合材料介電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng) BT:PVDF=7:3這一系列復(fù)合材料中改性納米銀的體積分?jǐn)?shù)為20％時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)達(dá)到了1355，介電損耗相應(yīng)的也增大到0.32，此時(shí)復(fù)合材料接近滲流閾值。當(dāng)BT:PVDF=6:4這一系列

5、復(fù)合材料中改性納米銀含量20％時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)為870，介電損耗為0.177。三相復(fù)合材料中陶瓷和納米銀的相對(duì)含量對(duì)體系介電性能有著重要的影響，特別是界面極化現(xiàn)象和滲流閾值現(xiàn)象。⑶在半胱氨酸改性納米銀的原溶液中，加入酒石酸螯合改性 BT陶瓷，溶液共混制備了改性Ag/改性BT/PVDF復(fù)合材料。對(duì)三相改性復(fù)合材料進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)體系中納米銀的含量一定時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著改性BT陶瓷含量的增加而增大，當(dāng)BT與PVDF有

6、著固定比例的時(shí)候，復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著納米銀含量的增加而大幅度增大，當(dāng)改性 BT:PVDF=7:3這一系列復(fù)合材料中納米銀的含量為25％時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)為857，介電損耗為0.14；當(dāng)改性 BT:PVDF=6:4這一系列復(fù)合材料中納米銀的含量為25％時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)為327，介電損耗為0.1，而此時(shí)復(fù)合材料的介電性能優(yōu)異且穩(wěn)定，這使得復(fù)合材料更加具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。體系中 PVDF為40％時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)隨著納米銀的遞