DVB-GMA共聚包覆碳納米管及其復(fù)合材料的制備與介電性能研究.pdf

1、高介電納米復(fù)合材料作為一種新型的功能材料受到了人們的廣泛關(guān)注。通過在聚合物基體中加入導(dǎo)電填料，可以制備出具有優(yōu)異介電性能的復(fù)合材料。填料在聚合物基體中的分散性以及兩者的界面相互作用，對獲得優(yōu)異性能的復(fù)合材料至關(guān)重要。本文采用共聚包覆的方法改性碳納米管(CNTs)并在其表面引入反應(yīng)性的環(huán)氧基團(tuán)，然后將環(huán)氧功能化的CNTs加入帶有環(huán)氧基團(tuán)的樹脂基體中。通過這種簡單的方法不僅可以有效提高CNTs在樹脂基體中的分散性并且增強了CNTs和樹脂基體

2、界面之間的相互作用，獲得了具有優(yōu)異介電性能的復(fù)合材料。主要工作如下:
　　1.通過自由基引發(fā)二乙烯基苯(DVB)和甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)在MWNTs表面共聚，成功制備出包覆厚度可控、表面帶有環(huán)氧基團(tuán)的核殼型碳納米管雜化材料(DVB-GMA@MWNTs)。通過調(diào)節(jié)DVB和GMA的添加比例(DVB∶GMA=4∶1～1∶4)，獲得核殼材料的包覆層厚度在5nm到25nm之間，在兩種單體(DVB/GMA)的添加量是300/200，所

3、得核殼材料最高的環(huán)氧值為0.011 mol/g。
　　2.選擇制備得到的包覆層厚度為25nm，核殼材料表面環(huán)氧值最高為0.011mol/g的DVB-GMA@MWNTs作為增強體，環(huán)氧樹脂為基體制備復(fù)合材料。通過改變填料的添加量，制備出一系列具有不同性能的復(fù)合材料DVB-GMA@MWNTs/Epoxy。同時，使用原始MWNTs和環(huán)氧樹脂制備復(fù)合材料MWNTs/Epoxy。通過兩種復(fù)合材料的SEM圖像對比發(fā)現(xiàn)，DVB-GMA@MWNT

4、s在 Epoxy中的分散效果非常好。當(dāng)DVB-GMA@MWNTs在環(huán)氧樹脂中的添加量達(dá)到30％，復(fù)合材料的介電常數(shù)在10 kHz達(dá)到了152，介電損耗只有0.06，成功制備出了高介電、低損耗的復(fù)合材料;通過水解縮合反應(yīng)，制備帶有環(huán)氧基團(tuán)的籠型倍半硅氧烷(POSS)，選擇其作為基體。選擇包覆層厚度分別為25nm和10nm的DVB-GMA@MWNTs作為增強體制備復(fù)合材料。包覆層厚度為25nm的 DVB-GMA@MWNTs在 POSS中的添

5、加量達(dá)到20％，DVB-GMA@MWNTs/POSS的介電常數(shù)在1 kHz達(dá)到了274，介電損耗只有0.07。包覆層厚度為10nm的DVB-GMA@MWNTs在POSS中的添加量達(dá)到20％，DVB-GMA@MWNTs/POSS的介電常數(shù)在1kHz達(dá)到了743，介電損耗只有0.7。
　　3.利用DVB-GMA@MWNTs表面的環(huán)氧基團(tuán)，加入固化劑直接高溫固化，獲得了一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的、多孔的新型復(fù)合材料。通過調(diào)節(jié)兩種單體的添加質(zhì)量(保持