论文部分内容阅读
聚合物基介电复合材料由于具备优良的介电性能与加工成型性在新能源电子应用领域备受关注,在实际应用中材料损耗放出的热量聚集在体系内部,影响了材料高温下的可靠性,现有介电聚合物基材料已无法满足高性能和极端条件下的高导热和高介电性能等方面的要求,急需开发出新的高温介电复合材料。本文选作氧化铝（Al2O3）为导热填料,聚丙烯（PP）作为聚合物基,再填充高介电性的钛酸钡陶瓷（BT）,并对无机相进行改性,制备了低介电损耗、高导热系数的聚合物基复合材料。主要结果如下:（1）在氧化铝/聚丙烯基两相复合材料中,当Al2O3:PP=1:1（体积比）时,其介电常数从纯PP的2.74上升至5.00（1000Hz）,增幅高达82%,介电损耗从纯PP的0.0055下降至0.0011降幅达80%;击穿强度达到42MV/m,导热系数也从纯PP的0.176W/（m·k）提高到0.346W/（m·k）。（2）由于两相复合材料的介电常数较低、导热系数提高不够,在聚合物基体中,添加高介电性的钛酸钡陶瓷,制备出多组分氧化铝/钛酸钡/聚丙烯基三相复合材料,并测试其导热、介电等综合性能。数据表明,当Al2O3:BT=1:4（体积比）,且氧化铝和钛酸钡含量占总体积的50%时,各方面性能达到最佳。此时复合材料的介电常数从聚丙烯的2.74上升到15.59（1000Hz）,提高了约4.7倍,介电损耗也维持在0.05以下;导热系数从聚丙烯的0.176W/（m·k）增加至0.898W/（m·k）,增长了4倍以上;击穿强度达到最大值有47.35MV/m。（3）采用酒石酸作为螯合剂通过化学包裹法对钛酸钡陶瓷进行改性,制备改性钛酸钡/氧化铝/聚丙烯复合材料,经过分析,在Al2O3:改性BT=1:4（体积比）,且氧化铝和改性钛酸钡占总体积的50%时,复合材料各方面的性能达到最优,其中,改性后的三相复合材料介电常数从改性前的15.59增长到20.73（1000Hz）,提高了33%;介电损耗从改性前的0.030下降到改性后的0.015,降低幅度达50%;导热系数从改性前的0.898W/（m·k）上升至改性后的1.239W/（m·k）,提高了31%;并且改性后的击穿强度未发生明显下降,说明填料改性对材料储能方面无影响。实验结果表明,通过在聚合物基体中添加导热填料和高介电陶瓷填料均能够提高聚合物的介电和导热性能,填料的表面处理对降低复合材料介电损耗,提高导热系数有一定效果,能制备出具有低介电损耗、高导热性能的聚合物基复合材料。