论文部分内容阅读
高介电纳米复合材料作为一种新型的功能材料受到了人们的广泛关注。通过在聚合物基体中加入导电填料,可以制备出具有优异介电性能的复合材料。填料在聚合物基体中的分散性以及两者的界面相互作用,对获得优异性能的复合材料至关重要。本文采用共聚包覆的方法改性碳纳米管(CNTs)并在其表面引入反应性的环氧基团,然后将环氧功能化的CNTs加入带有环氧基团的树脂基体中。通过这种简单的方法不仅可以有效提高CNTs在树脂基体中的分散性并且增强了CNTs和树脂基体界面之间的相互作用,获得了具有优异介电性能的复合材料。主要工作如下: 1.通过自由基引发二乙烯基苯(DVB)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在MWNTs表面共聚,成功制备出包覆厚度可控、表面带有环氧基团的核壳型碳纳米管杂化材料(DVB-GMA@MWNTs)。通过调节DVB和GMA的添加比例(DVB∶GMA=4∶1~1∶4),获得核壳材料的包覆层厚度在5nm到25nm之间,在两种单体(DVB/GMA)的添加量是300/200,所得核壳材料最高的环氧值为0.011 mol/g。 2.选择制备得到的包覆层厚度为25nm,核壳材料表面环氧值最高为0.011mol/g的DVB-GMA@MWNTs作为增强体,环氧树脂为基体制备复合材料。通过改变填料的添加量,制备出一系列具有不同性能的复合材料DVB-GMA@MWNTs/Epoxy。同时,使用原始MWNTs和环氧树脂制备复合材料MWNTs/Epoxy。通过两种复合材料的SEM图像对比发现,DVB-GMA@MWNTs在 Epoxy中的分散效果非常好。当DVB-GMA@MWNTs在环氧树脂中的添加量达到30%,复合材料的介电常数在10 kHz达到了152,介电损耗只有0.06,成功制备出了高介电、低损耗的复合材料;通过水解缩合反应,制备带有环氧基团的笼型倍半硅氧烷(POSS),选择其作为基体。选择包覆层厚度分别为25nm和10nm的DVB-GMA@MWNTs作为增强体制备复合材料。包覆层厚度为25nm的 DVB-GMA@MWNTs在 POSS中的添加量达到20%,DVB-GMA@MWNTs/POSS的介电常数在1 kHz达到了274,介电损耗只有0.07。包覆层厚度为10nm的DVB-GMA@MWNTs在POSS中的添加量达到20%,DVB-GMA@MWNTs/POSS的介电常数在1kHz达到了743,介电损耗只有0.7。 3.利用DVB-GMA@MWNTs表面的环氧基团,加入固化剂直接高温固化,获得了一种结构稳定的、多孔的新型复合材料。通过调节两种单体的添加质量(保持质量比DVB∶GMA=3∶2)改变包覆层的厚度,进而调控材料的导热和介电性能。