石英纤维/KH308复合材料的介电性能

为研究石英纤维/聚酰亚胺（KH308）复合材料介电性能与纤维体积分数、频率、温度和吸水率之间的关系,通过热压成型法,制备了4种不同纤维体积含量的石英纤维/KH308复合材料,采用高Q谐腔法分别测试这4种复合材料在不同状态下的介电常数和介电损耗。结果表明：石英纤维/KH308复合材料的介电常数随着纤维体积分数增加而变大,介电损耗随纤维体积分数变化不大;7~18 GHz频率下,复合材料的介电常数和介电损耗基本不随频率变化;25~300℃下,复合材料的介电常数随温度增加变化比较平缓,而介电损耗随温度的增加而降低;复合材料吸水后,介电常数和介电损耗都会增加;复合材料介电常数ε<4,介电损耗tanδ<0.1,能满足导弹天线罩透波材料介电性能的要求。     

机载龙伯透镜天线用聚苯乙烯泡沫塑料的制备及介电常数调控

针对雷达通讯微波频段新型轻质介电复合材料的迫切需求,开展高介电性能复合材料的研究具有现实意义。采用悬浮聚合法制备不同密度的聚苯乙烯泡沫,研究了聚苯乙烯泡沫的介电常数与密度之间的关系,分析了钛酸钡粉末的介电性能。采用干混法添加钛酸钡粉末制备介电常数可调控的轻质钛酸钡/聚苯乙烯复合泡沫。聚苯乙烯泡沫的介电常数随密度增大,表现出弱的频率依赖性和低介电损耗。钛酸钡粉末具有高的介电常数和较低的介电损耗。BaTiO_3/PS复合材料的介电常数随着BaTiO_3含量的增加而升高。相同介电常数的BaTiO_3/PS复合材料和聚苯乙烯泡沫相比,密度显著下降,说明添加BaTiO_3可以实现介电材料的轻质化。     

KH-SiO2/PES/BMI-F51复合材料的介电性能

采用3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)修饰纳米二氧化硅(nano-SiO2)获得改性纳米二氧化硅(KH-SiO2)。以酚醛环氧树脂(F51)和双马来酰亚胺(BMI)作为基体,添加4%(质量分数,下同)聚醚砜(PES)和不同含量(0.5%~2.5%)的KH-SiO2,制备KH-SiO2/PES/BMI-F51多相复合材料。红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜结果表明:纳米SiO2表面修饰效果良好,纳米粒子团聚倾向减弱,粒径减小,比表面积增大。介电性能测试结果表明:随着KH-SiO2掺杂量的增加,材料的介电常数先降低后升高,介电损耗没有明显变化,体积电阻率和击穿强度先升高后降低。当KH-SiO2掺杂量为1.5%时,10Hz下介电常数和介电损耗角正切分别为4.55和0.0029,体积电阻率和击穿强度分别为1.74×10^14Ω·m和29.11kV/mm,比树脂基体提高了68.9%和35.9%。     

氧化石墨/钛酸钡/环氧树脂三相复合材料的制备及其介电性能研究

利用浓硫酸、高锰酸钾等强氧化剂制备了氧化石墨, 将其与钛酸钡和环氧树脂复合, 制备了三相复合材料。研究了氧化石墨的添加量对于复合材料介电性能的影响。结果发现在氧化石墨的添加量很少时, 三相复合材料的介电常数显著地高于钛酸钡/环氧树脂两相复合材料, 同时介电损耗仍然维持在较低的水平。钛酸钡/环氧树脂的介电常数为17.7 (20℃, 1 kHz), 当加入3wt%氧化石墨, 介电常数增加到42.6, 介电损耗为0.043。因此该三相复合材料适合用于埋入式电容器的介质材料。最后初步探讨了氧化石墨对复合材料介电性能的影响机理。     

基于改性BT提高PVDF复合材料介电性能的研究

以酒石酸为螯合剂对钛酸钡(BT)进行表面改性，制备改性BT/聚偏二氟乙烯(PVDF)两相复合材料，并对制备的复合材料做介电性能分析。结果表明：改性后的BT能显著地提高复合材料的介电性能，且随着改性BT体积分数的增加介电常数逐渐增大；当改性BT体积分数增加到70%时，复合材料的介电常数在100Hz处为174,达到了最大值，与此同时系列改性BT复合材料的介电损耗能保持在较低水平，在100Hz处均为0.05左右。通过Lichtenecker对数方程对复合材料介电性能增强机制分析发现，酒石酸在BT表面的改性显著地改善了BT与PVDF基体的相容性，在BT表面形成了高介电性的界面弛豫区域，从而迅速提高了聚合物的介电性能。     

纳米钛酸钡掺杂聚酰亚胺基高介电复合薄膜的制备及性能

采用原位聚合法和高速砂磨法制备了纳米钛酸钡/聚酰亚胺高介电常数复合薄膜,分析了不同制备方法及钛酸钡粉体用量对复合薄膜结构和性能的影响。实验结果表明,高速砂磨法对于纳米钛酸钡粉体的分散效果优于原位分散法;钛酸钡粉体的引入,有效提高了复合薄膜的热稳定性和介电性能。当粉体的体积分数达到50%时,复合薄膜介电常数相较于纯膜提高了10倍,而介电损耗只有少量增加。     

铌、钴掺杂BaTiO3及表面改性对BaTiO3/PVDF复合材料介电性能的影响

采用铌、钴氧化物共掺杂钛酸钡(BaTiO_3,BT)制备铌钴钛酸钡(BTNC)粉体,采用硅烷偶联剂KH550对BTNC进行表面改性,制得改性铌钴钛酸钡(R-BTNC)粉体,再采用溶液共混法与聚偏氟乙烯(PVDF)制得BTNC/PVDF复合材料,并对复合材料进行了表征。研究结果表明,KH550能有效地改善填料在基体中的分散性和相容性,BTNC的加入使得PVDF中具有极化效应的β相增加,在10~2 Hz,R-BTNC用量为50%(体积分数)条件下,制得的R-BTNC/PVDF复合材料的介电常数为79.4,介电损耗为0.0520。     

AlN/EP导热复合材料的工频击穿和介电性能研究

环氧树脂(EP)中加入氮化铝(AlN)制备出导热复合材料,研究了AlN含量对复合材料导热系数、工频击穿场强、相对介电常数、介质损耗角正切值和体积电阻率的影响。结果表明:随AlN含量的增加,复合材料的导热系数增加,复合材料的工频击穿场强和体积电阻率随AlN含量的增加而减小,在10~(-2)~10~7 Hz范围内介电常数和介质损耗角正切值都随AlN含量的增加而变大。     

碳纳米管填充聚合物复合材料的介电性能研究

本文研究了未经处理的多壁碳纳米管／聚偏氟乙烯（MWNT／PVDF）复合材料体系的介电性能。发现，在低频下，复合材料的介电常数随MWNT的含量增加而迅速增加．当体积分数为2．0％时，介电常数高迭300左右．并且复合材料的渗流闲值仅为1．61％（体积分数）。MWNT较大的长径比和较高的电导率导致复合体系渗流闻值较低。发生渗流效应时，复合材料的介电损耗低于0．4，与频率无关。因此。可以认为未经过化学处理的碳纳米管可以大幅度改善PVDF基复合材料的介电性能。     

改性氰酸酯树脂基复合材料的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了氰酸酯树脂／环氧树脂／线性酚醛树脂三元共聚体系的反应活性,制定了体系的固化工艺。并研究了以三元树脂体系为基体的玻璃布层压板的力学性能、介电性能以及耐湿热性。结果表明线性酚醛树脂的加入大大提高了氰酸酯／环氧树脂体系的反应活性。使反应温度大大降低。随线性酚醛树脂含量的增加。复合材料的弯曲强度先增大后基本保持不变,层间剪切强度先增大后略有下降;而三元体系的介电常数、介电损耗角正切值和吸水率随线性酚醛树脂含量增大而单调降低。三元体系／E-玻璃布层压板复合材料的弯曲强度和层间剪切强度分别比纯氰酸酯树脂复合材料提高12％和30％。而线性酚醛树脂含量为15％(质量分数)时,介电常数、介电损耗角正切值和吸水率分别比氰酸酯／环氧树脂复合材料降低了6％、40％和9％。     

聚偏氟乙烯基复合材料的制备及介电性能

为有效改善聚合物基复合材料的介电性能,兼顾高介电常数和低填料量同时并存,采用以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体树脂,钛酸钡(BT)和石墨烯(GNP)分别为介电填料和导电填料,在BT-GNP/PVDF复合体系内部构建微电容器结构。采用溶液法和热压法制备GNP/PVDF薄膜和BT-GNP/PVDF复合薄膜。结果表明,BT和GNP填料在BT-GNP/PVDF复合薄膜中能够均匀分散,在薄膜内能形成明显的微电容器结构。陶瓷填料BT的引入,使微电容器结构更有利于提高BT-GNP/PVDF复合薄膜的介电常数。BT含量大于50wt%的BT-GNP/PVDF复合薄膜介电常数均不低于GNP/PVDF薄膜。BT含量为50wt%的BT-GNP/PVDF复合薄膜的介电常数高于BT含量分别为35wt%、60wt%和70wt%的BT-GNP/PVDF复合薄膜,最大值约为43,相当于GNP含量为0.8wt%的GNP/PVDF薄膜的1.5倍;BT含量为50wt%的BT-GNP/PVDF复合薄膜损耗角正切均小于其他体系薄膜,最大不超过0.09,最小约为0.02。BT-GNP/PVDF复合薄膜的电导率变化趋势基本一致,没有明显差异。      

纳米BaTiO3-SiCw/聚偏氟乙烯三元复合薄膜的制备及其介电性能

以15wt%十六烷基三甲基溴化铵改性碳化硅晶须(CTAB-SiC_w)和KH550改性纳米BaTiO₃(BT)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,通过溶液流延法制备了BT-SiC_w/PVDF三元复合薄膜,利用FTIR、XRD、SEM和LCR介电温谱仪-高温测试系统联用装置对产物进行结构表征和介电性能测试。结果表明:KH550可以成功改性BT粒子且不会改变BT晶体结构,SiC_w和BT能够较好地分散在PVDF基体中;随着BT引入量的增加,复合薄膜的介电常数先增加后减小,其中当引入10wt%BT时介电性能最优,即频率f=500 Hz、介电常数ε_rmax=33、介电损耗tanδ_max=0.154。随着温度的升高,该试样的介电常数和介电损耗也逐渐增加,并在120℃达到最大值(f=500 Hz、ε_rmax=110、tanδ_max=1.3)。结果对于研究具有高介电常数的三元复合电介质材料为在埋入式电容器中获得应用提供了一种策略。      

Enhancement of dielectric and electrical properties in BT/SiC/PVDF three-phase composite through microstructure tailoring

A polymer composite with high dielectric permittivity was prepared by embedding silicon carbide (SiC) whisker with an average diameter of 500 nm–1 μm in poly(vinylidene fluoride) (PVDF). However, the high dielectric loss and electrical conductivity of the two-phase composite prohibits its potential applications. Barium titanate (BT) particles with average diameter of 100 nm and 1 μm were incorporated as a third phase to fabricate a three-phase composite. The morphology structure, dielectric and electrical properties before and after the addition of BT particles were investigated. The three-phase composite exhibits largely suppressed dielectric loss and electrical conductivity without sacrificing the high dielectric permittivity, which was extremely hard to be realized for two-phase composite. It is also found that the nano-size BT is more favorable in achieving high dielectric permittivity than the micro-size BT, where their dielectric loss and electrical conductivity are similar. Furthermore, electric modulus analysis confirms the largely suppressed electron conduction process which results in the enhanced dielectric and electrical properties in three-phase composite.     

炭黑粒子表面改性及其电磁特性研究

采用溶胶-凝胶法制备钛酸钡改性炭黑的复合粒子,并观察和分析了改性后粒子的颗粒结构、体电阻率和介电性能.经XRD分析可知复合粒子中存在钛酸钡和炭黑;TEM和SEM研究表明,通过溶胶-凝胶法在炭黑表面包覆了钛酸钡绝缘层,从而使得改性后的炭黑粒子之间不能建立发达的导电网络,复合粒子导电性能降低.研究表明钛酸钡改性对复合粒子的电导率和介电性能有着重要影响.     

氧化剂对聚吡咯复合材料介电性能的影响

为了探究氧化剂对聚吡咯复合材料介电性能的影响,以吡咯为单体,采用原位聚合法制备了聚吡咯涂层复合材料。通过BDS50介电谱仪研究了氧化剂种类和氧化剂物质的量浓度对复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切、表面电阻的影响;采用Quanta200型环境扫描电子显微镜和Instron万能材料试验机研究了聚吡咯涂层复合材料的外观形貌和强度。结果表明:氧化剂种类、氧化剂浓度对聚吡咯涂层复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切、表面电阻影响较大;制备的聚吡咯涂层复合材料既具备良好的介电性能和导电性,又兼具良好的强度.     

纳米Al2O3/聚醚砜-环氧树脂复合材料的介电性能及热稳定性能

本实验制备了纳米Al_2O_3/聚醚砜-环氧树脂复合材料,考察了不同纳米氧化铝和聚醚砜的用量对复合体系力学和介电性能的影响,并对其热稳定性能进行了研究。结果表明:当添加1phr纳米氧化铝(Nano-Al_2O_3)和5phr聚醚砜(PES)时,三元复合材料EP/5PES/1Al_2O_3的拉伸强度提高到58 MPa,断裂伸长率达到13%,冲击强度达到16.2kJ/m~2,相比纯环氧树脂分别提高了61.1%、20.3%和8.0%。而且在100Hz的室温测试条件下,EP/5PES/1Al_2O_3材料的介电常数和介电损耗分别达到7.6和0.016,较纯环氧树脂均有一定幅度的增加。热重分析(TG)结果表明,EP/5PES/1Al_2O_3复合材料的初始分解温度为358℃,比纯环氧树脂提高了14℃,说明热稳定性有较大幅度的提高。     

SCE-SiO_2/PES-MBAE复合材料微观形貌及性能

为研究增韧双马来酰亚胺方法及其对性能的影响,首先利用超临界乙醇处理纳米SiO2(SCE-SiO2),改善其表面活性;然后以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)、双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料合成了MBMI-BBA-BBE(MBAE)复合材料基体,并利用原位聚合法和溶胶-凝胶法将SCESiO2和聚醚砜(PES)加入MBAE基体中制备了SCE-SiO2/PES-MBAE多相复合材料;最后采用SEM观察了SCESiO2/PES-MBAE复合材料断面形貌。SCE-SiO2的FTIR分析结果表明:在3 434cm-1处的Si—OH的吸收峰消失,出现了3 310cm-1处的乙醇分子间—OH的吸收峰、2 984cm-1处的甲基和亚甲基的吸收峰,证明纳米粒子可能以某种形式结合了乙醇分子,改善了表面性能。PES以"蜂窝"状分散相的形式存在于基体中,断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变,SCE-SiO2和PES对材料均有增韧作用,PES的增韧效果更明显,二者之间具有协同作用,当SCE-SiO2含量为2wt%、PES含量为4wt%时,多相复合材料的冲击强度和弯曲强度分别为15.02kJ/m2和130.47MPa,较MBAE树脂分别提高了57.3%和35.8%。介电性能测试表明:SCE-SiO2和PES的引入均会导致SCE-SiO2/PES-MBAE复合材料的介电常数和损耗略有上升,但二者之间的协同作用可以抑制PES组分所带来的负面影响。     

Dielectric and thermal properties of novel three-component CCTO/MWCNTs/polyarylene ether nitrile composite films

In this paper, a series of calcium copper titanate/multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)/polyarylene ether nitriles composite films were obtained by ultrasonic shocking under the condition of constant temperature water bath (80 °C). The composite films were characterized by scanning electron microscope, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis. It is confirmed that the MWCNTs were combined with the matrix well and the composite films possess excellent thermal stability. The glass transition temperatures of the composite films obtained from DSC curves were in a range of 224–230 °C. The initial decomposition temperatures and the maximum decomposition rate temperatures were all above 480 °C. Besides, the dielectric and mechanical characterizations showed that the composite films possess excellent dielectric properties and flexibility. When the content of MWCNTs reached 6 wt%, the dielectric constant of the composite film increased to 35 (1 kHz), yet the dielectric loss is just 0.38 (1 kHz). Moreover, the composite films cannot break even though they were cured into columns of several layers, indicating the outstanding flexibility.