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,介电常数高达300左右,并且复合材料的渗流阈值仅为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阈值较低.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.     

碳纳米管/聚乙烯/聚苯乙烯多相复合材料的制备及导电性能研究

用熔融共混的方法分别制备了两相复合材料MWNT(多壁碳纳米管)/LDPE、MWNT/PS和多相复合材料MWNT/LDPE/PS,以上3种复合材料的导电渗滤阈值分别为8%(wt,下同)、6%和4%.SEM观察发现,MWNT选择性的分布于MWNT/LDPE/PS复合材料的LDPE相中.当LDPE/PS的质量比为50/50时,聚合物基体形成双连续结构,由于双重渗滤的作用,复合材料的渗滤阈值降低到4%.     

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。     

碳管长径比对MWNTs/PI复合薄膜介电性能的影响

采用混酸氧化法处理多壁碳纳米管(MWNTs),在不同处理时间下得到不同长径比的碳纳米管,并通过扫描电镜(SEM)对碳纳米管的形貌进行观察。以不同长径比的碳纳米管掺杂改性MWNTs/PI复合薄膜。运用体积排斥理论和渗滤理论预测分析了碳纳米管长径比对MWNTs/PI复合薄膜渗流阈值和介电常数的影响,并实测了MWNTs/PI复合薄膜的渗流阈值和介电常数,分析了理论预测与实测结果差异的原因。     

MWNTs/PVDF复合材料导电和介电性能的研究EI

用熔融共混和热压工艺制备了多壁碳纳米管(MWNTs)和羧基化多壁碳纳米管(MWNTs-COOH)填充聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料.研究了多壁碳纳米管体积含量、测试频率和温度对复合体系的电性能的影响.实验发现,MWNTs-COOH/PVDF复合体系的渗流阈值和渗流阈值附近的介电常数明显大于MWNTs/PVDF体系.利用渗流理论、Maxwell-Wagner界面极化效应和微电容模型解释了实验现象.     

MWNTs/PVDF复合材料导电和介电性能的研究

用熔融共混和热压工艺制备了多壁碳纳米管(MWNTs)和羧基化多壁碳纳米管(MWNTs-COOH)填充聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料.研究了多壁碳纳米管体积含量、测试频率和温度对复合体系的电性能的影响.实验发现,MWNTs-COOH/PVDF复合体系的渗流阈值和渗流阈值附近的介电常数明显大于MWNTs/PVDF体系.利用渗流理论、Maxwell-Wagner界面极化效应和微电容模型解释了实验现象.     

离子液体改性氧化石墨烯/双马来酰亚胺复合材料的介电性能

通过Hummers法得到氧化石墨,超声剥离得到氧化石墨烯(GO),然后通过1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐与氧化石墨烯反应得到改性氧化石墨烯(WGO),最后用原位聚合法将WGO与N,N-二氨基二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)、O,O-二烯丙基双酚A(BA)的共聚物复合制备出BMI/BA/WGO复合材料。采用扫描电镜和原子力显微镜等测试方法对复合材料进行了表征,并对其介电性能进行了研究。结果表明,制备了性能优异的WGO,且WGO含量的增加提高了复合材料的介电常数和介电损耗,在WGO的质量分数为4.13%左右时出现渗流效应,BMI/BA/WGO复合材料的介电常数突增。1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐可以明显改善GO在复合材料中的分散性,同时可提高材料的介电常数。     

碳纳米管的偶联剂修饰及其在环氧树脂复合材料中的应用

为了在环氧树脂( EP) 复合材料中改善碳纳米管(CNTs) 的分散性和获得优良的界面特性, 利用Fenton 试剂对CNTs 进行了羟基化处理, 然后分别利用硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570 和钛酸酯偶联剂NDZ201对羟基化CNTs 进行表面修饰, 通过SEM、TGA、DSC 和阻抗分析仪研究偶联剂修饰对CNTs/ EP 复合材料性能的影响。实验结果表明: Fenton 试剂和4 种偶联剂修饰都能显著改善CNTs 在复合材料中的分散性, 提高EP的玻璃化温度(T_g) 和热稳定性, 其中偶联剂修饰比Fenton 试剂处理更有效; 然而这些改性却大幅度降低了复合材料的导电性能、介电常数以及介电损耗。4 种偶联剂中, KH560 对应的复合材料的T_g最高, 热稳定性和导电性能最好, 同时具有较高的介电常数和较低的介电损耗。      

还原氧化石墨烯-SBA/PMMA复合材料的制备及介电性能

采用乳液聚合法制备苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（SBA）,通过熔融共混法制备了还原氧化石墨烯/SBA-聚甲基丙烯酸甲酯（rGO-SBA/PMMA）复合材料,采用FTIR、TGA、动态力学分析对复合材料进行了结构表征,并对其进行了介电性能测试。结果显示,rGO的加入能够提高SBA的玻璃化转变温度。同时,也可以提高rGO-SBA复合材料的热稳定性。rGO的加入显著提高了rGO-SBA复合材料的介电常数。在rGO-SBA复合材料中,其渗流阈值在1.17wt%~2wt%之间,当rGO含量为1.17wt%时,rGO-SBA复合材料具有高的介电特性。在rGO-SBA/PMMA复合材料中,当SBA含量为13wt%及rGO含量为0.52wt%时,在频率为1 000 Hz处其介电常数可达到8.79,且介电损耗低至0.37,进一步表明了rGO-SBA/PMMA复合材料具有高介电低损耗的特性。      

复配偶联剂对SiO_2/聚四氟乙烯复合材料性能的影响

制备了不同组分配比的氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)-苯基三甲氧基硅烷(Z6124)复配偶联剂(KH550-Z6124)改性SiO2/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,系统地研究了KH550-Z6124组分配比对复合材料介电性能、吸水率和导热性能的影响。采用Lichtenecker模型计算了SiO2/PTFE复合材料的介电常数和介电损耗理论值,并与实验值进行对比。结果表明:当KH550、Z6124的含量(以SiO2的质量为基准)分别为0.3wt%和1.7wt%时,KH550-Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的介电损耗由Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的1.7×10-3降低至1.0×10-3,吸水率由0.082 6wt%降低至0.020 3wt%,导热率提高66%;SEM形貌分析发现KH550-Z6124改性SiO2颗粒在PTFE基体中均匀分散,界面连接更紧密;KH550-Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的介电常数和介电损耗实验值更接近其理论值。     

PP/碳纳米管复合材料的制备及电性能

采用原子转移自由基(ATRP)活性聚合方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(PBA),并以此对聚丙烯(PP)进行改性。红外光谱(FT-IR)及透射电子显微镜(TEM)测试结果表明,采用ATRP法成功地将PBA接枝到多壁碳纳米管(MWNT)表面。对PP/MWNT复合材料电性能研究表明,MWNT-PBA的添加比MWNT-COOH更能降低复合材料的电阻率。MWNT-PBA的加入可使PP从绝缘材料转变为抗静电材料。MWNT-PBA和MWNT-COOH加入PP都能提高材料的电性能,而MWNT-PBA比MWNT-COOH的作用更加明显。     

氧化碳纳米管掺杂聚醚酰亚胺复合薄膜的非线性电导特性

使用高长径比填料,成功制备出了一种低逾渗阈值的非线性电导材料。采用混酸回流法制备了氧化多壁碳纳米管(Ox-MWCNTs),并以其为填料,使用涂覆工艺制备了一系列氧化多壁碳纳米管/聚醚酰亚胺(Ox-MWCNTs/PEI)复合薄膜。采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对氧化多壁碳纳米管的微观结构进行表征分析,并通过非线性电导性能和介电性能测试研究了填料含量对复合薄膜性能的影响。当Ox-MWCNTs的质量分数仅为3%时,复合材料就已经表现出了显著的非线性电导特性,非线性系数达到了6.2。同时,在保持低介电损耗的前提下,3%填料含量的复合材料的介电常数也从6.04提升到了14.56。     

脱掺杂聚苯胺纳米纤维/低密度聚乙烯复合材料的制备及介电性能EI北大核心CSCD

采用苯胺单体与氧化剂"迅速混合"的聚合方法制备了盐酸掺杂的聚苯胺(PANI)纳米纤维,后经氨水脱掺杂得到脱掺杂聚苯胺纳米纤维,利用扫描电子显微镜观察了脱掺杂PANI纳米纤维的形貌。通过熔融共混的方式配制出不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料,采用傅里叶变换红外光谱研究了纳米复合材料的结构,并测量了不同温度、不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的电导率、击穿强度和不同频率下相对介电常数及介电损耗。研究结果表明,实验得到了直径均一的脱掺杂PANI纳米纤维;添加适量的脱掺杂PANI纳米纤维的LDPE复合材料电导率降低;添加少量脱掺杂PANI纳米纤维复合材料的击穿强度没有降低;复合材料的相对介电常数先降低后增大,但介电损耗一直在增大。     

脱掺杂聚苯胺纳米纤维/低密度聚乙烯复合材料的制备及介电性能

采用苯胺单体与氧化剂"迅速混合"的聚合方法制备了盐酸掺杂的聚苯胺(PANI)纳米纤维,后经氨水脱掺杂得到脱掺杂聚苯胺纳米纤维,利用扫描电子显微镜观察了脱掺杂PANI纳米纤维的形貌。通过熔融共混的方式配制出不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料,采用傅里叶变换红外光谱研究了纳米复合材料的结构,并测量了不同温度、不同PANI用量的脱掺杂PANI纳米纤维/LDPE复合材料的电导率、击穿强度和不同频率下相对介电常数及介电损耗。研究结果表明,实验得到了直径均一的脱掺杂PANI纳米纤维;添加适量的脱掺杂PANI纳米纤维的LDPE复合材料电导率降低;添加少量脱掺杂PANI纳米纤维复合材料的击穿强度没有降低;复合材料的相对介电常数先降低后增大,但介电损耗一直在增大。     

PP/碳纳米管复合材料的结构与性能

采用原子转移自由基(ATRP)活性聚合方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(PBA),并以此对聚丙烯(PP)进行改性。红外光谱(FT-IR)及透射电子显微镜(TEM)测试结果表明,采用ATRP法成功地将PBA接枝到多壁碳纳米管(MWNT)表面。采用熔融共混法制备了PP/MWNT复合材料,对其力学性能和耐热性能进行了研究,结果表明,接枝聚合物的碳纳米管提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,提高了PP的耐热性。MWNT-PBA和MWNT-COOH加入PP都能提高材料的性能,而MWNT-PBA比MWNT-COOH的作用更加明显。     

碳纳米管/石英复合材料的电磁波吸收性能

采用溶胶-凝胶法合成了碳纳米管/石英复合粉体, 复合粉体经热压烧结获得致密的复合材料. 在8.2～2.4GHz波段测试了该复合材料的复介电常数, 发现复介电常数随着碳纳米管含量的增加而大幅度提高, 大的介电常数虚部说明该复合材料具有很大的介电损耗. 采用传输线理论计算了该复合材料对电磁波的反射损耗, 发现复合材料在此波段对电磁波具有吸收效果, 并且反射损耗 与复合材料的厚度、碳纳米管体积含量具有密切的关系. 本文还采用了层状设计的方法提高了复合材料的吸波性能.     

石墨烯/超高分子量聚乙烯复合材料的导电性能

采用氧化还原法制备了石墨烯(GNS),用X射线衍射(XRD)、红外光谱、透射电子显微镜对所得GNS进行了分析和表征。采用溶液混合、超声波分散的方法,制备了GNS/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)导电复合材料,研究了材料的导电渗流行为和阻-温特性。结果表明,溶液混合法可使GNS较好地分散于UHMWPE基体中,复合材料表现出典型的导电渗流行为,其渗流阈值为3.6%(质量分数)。在大于渗流阈值的情况下,复合材料的正温度系数效应(PTC)强度随GNS含量的增加而提高;热循环使得复合材料的PTC强度有所降低。     

AlN-堇青石玻璃复合材料的介电性能

为了研究热压温度和AlN含量对AlN-堇青石玻璃复合材料烧结和介电性能的影响,采用真空热压方法在900~1000℃低温烧结制备AlN-堇青石玻璃复合材料.利用X射线衍射、扫描电镜和阻抗分析仪对复合材料的微结构和介电性能进行了研究.结果表明,随着热压温度的提高,复合材料的相对密度增加,复合材料的介电常数和介电损耗减少;在一定的热压温度下,复合材料的介电常数和介电损耗随着AlN引入量的增加而增加.从复合材料的相组成和结构角度对以上结果予以解释,提高热压温度和增加α-堇青石数量均有利于降低复合材料的介电常数和介电损耗.制备的复合材料具有低的介电常数(5.6~6.5)和低的介电损耗(≤10-3),有望用于微电子封装领域.     

PET/MWNT/CB纳米复合材料制备与性能研究

采用原位聚合方法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/多壁碳纳米管/炭黑(PET/MWNT/CB)纳米复合材料,研究了MWNT与CB对复合材料导电性能、结晶性能和热稳定性的影响,考察了二者的协同导电效应。结果表明,当MWNT与CB复合填料含量为0.5%(质量分数)时,复合材料的表面电阻为10~(11)Ω。CB与MWNT在PET中能形成"共支撑"网络结构和复合导电通路,具有协同导电效应。二者对PET具有诱导成核与结晶作用,但CB的诱导能力要弱于MWNT。CB的添加对复合材料的热稳定性影响不大。     

碳纳米管功能化改性聚偏氟乙烯介电复合材料的结构及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体材料,再分别以酸化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)和未酸化多壁碳纳米管(MWCNTs)为填料,通过熔融法制备了不同填料含量的MWCNTs-COOH/PVDF及MWCNTs/PVDF介电复合材料。分别采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉伸性能测试、电性能测试、差示扫描量热分析(DSC)等方法系统研究了填料含量和碳纳米管酸化前后对复合材料的热性能、力学性能和电性能的影响。XRD测试表明,填料MWCNTs-COOH和MWCNTs的加入促进了PVDF中β晶的生成。力学性能分析表明,MWCNTs-COOH和PVDF形成的界面结合力更强,复合材料的力学强度更高,当MWCNTs-COOH的质量分数为12%时,复合材料的拉伸强度可达64.6 MPa,较纯PVDF提高了24%。介电性能分析表明:未酸化的多壁碳纳米管更容易在PVDF基中构成局部导电网络,促进电子位移极化,提高复合材料的介电常数,并在MWCNTs的质量分数为12%时达到渗流阈值,介电常数达到了286,是纯PVDF的36倍。DSC测试表明,随着填料的增加,介电复合材料的结晶温度、熔融温度和结晶度都相较于纯PVDF得到了提高。