EP-MWNTs-MMT納米復(fù)合材料界面形態(tài)及其對介電性能的影響.pdf

1、環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的綜合性能，在熱固性樹脂應(yīng)用中一直處于特殊地位，尤其環(huán)氧/酸酐固化體系在電氣絕緣領(lǐng)域中應(yīng)用更為廣泛，但固化后的環(huán)氧樹脂體系普遍存在內(nèi)應(yīng)力大、耐沖擊差、質(zhì)脆等缺點。近年來，隨著碳納米管改性環(huán)氧樹脂的研究報導(dǎo)越來越多，碳納米管改性環(huán)氧樹脂的優(yōu)勢亦逐漸突顯，大量的研究表明，在環(huán)氧樹脂中加入少量的碳納米管對環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力、熱性能有顯著增強效果，而由于碳納米管具有良好的導(dǎo)電性和特殊的纖維狀結(jié)構(gòu)，隨摻雜量的增加，復(fù)合材料的絕緣

2、性下降。Lewis、Nelson等指出界面是影響聚合物基復(fù)合材料介電性能的主要因素，碳納米管區(qū)別于零維納米材料，其極大的長徑比，在環(huán)氧樹脂基體之間更易形成特殊及復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)，但其微結(jié)構(gòu)與宏觀性能的關(guān)系，至今難以完全的闡明。鑒于目前環(huán)氧樹脂碳納米管復(fù)合電介質(zhì)的研究現(xiàn)狀，以探索納米復(fù)合電介質(zhì)內(nèi)界面結(jié)構(gòu)與宏觀介電性能之間的聯(lián)系為目的。
　　本文采用雙酚 A型環(huán)氧樹脂作為基體，以羧基功能化的多壁碳納米管(C-MWNTs)和有機化的蒙脫土

3、(O-MMT)為增強體協(xié)同改性環(huán)氧樹脂，通過溶液共混法分別制備 EP/MWNTs、EP/MWNTs/MMT納米復(fù)合材料。采用擊穿電壓測試儀及寬頻介電譜儀分別測試了所制備納米復(fù)合材料的擊穿強度、電導(dǎo)率率、介電系數(shù)。嘗試建立了“EP/MWNTs/MMT納米復(fù)合材料-雙層界面模型”，并利用其對納米復(fù)合材料的介電常數(shù)、體積電阻率以及擊穿強度進行機理分析。本文中所加入的C-MWNTs的含量為0-1.5 wt％，O-MMT的含量為4 wt％，結(jié)果表

4、明，采取酸化方法對不同長徑比 MWNTs處理，摻雜后都會使環(huán)氧-酸酐固化體系的體積電阻率有所下降，當(dāng)MWNTs摻雜量在0.2wt％-1.0 wt％范圍內(nèi)變化時，EP/MWNTs納米復(fù)合材料試樣的體積電阻率只下降了1個數(shù)量級，當(dāng)摻雜 O-MMT時，EP/MWNTs/MMT納米復(fù)合材料試樣的體積電阻率下降幅度有所降低，在碳納米管摻雜量為0.2-0.6 wt％，試樣的體積電阻率出現(xiàn)先上升后下降的趨勢，同時試樣的擊穿強度隨 O-MMT摻雜出現(xiàn)先

5、上升后下降的趨勢，并且可以借助“EP/MWNTs/MMT納米復(fù)合材料-雙層界面模型”對試樣的體積電阻率以及沖擊強度的變化趨勢進行合理的理論闡述。當(dāng) O-MMT摻雜定量時，不同長徑比MWNTs對EP/MWNTs/MMT納米復(fù)合材料試樣的介電常數(shù)影響程度不同；而當(dāng) MWNTs摻雜量較小時，O-MMT是影響 EP/MWNTs/MMT納米復(fù)合材料試樣的介電常數(shù)的主要因素。MWNTs直徑越小， EP/MWNTs/MMT納米復(fù)合材料介電常數(shù)的下降幅