论文部分内容阅读
陶瓷基介电复合材料在无线通信行业中有广泛的使用。传统的介电陶瓷材料虽然具有较高的介电常数,但是机械强度差,易碎,不易加工成型。这些缺点极大的限制了陶瓷材料在嵌入式电容器和高储能器件中的应用。聚合物基体易于加工,机械性能优异,价格低廉,但介电常数低。因此陶瓷基高分子复合材料,既能够确保介电陶瓷卓越的介电性能,又能表现出聚合物基体优异的机械性能。本文以聚苯乙烯(PS)为聚合物基体,陶瓷填料选用为钛酸锶钡(Ba1-xSrxTi O3,BST),通过对BST纳米颗粒的表面修饰,从而提高复合材料的热学与介电性能。相关的研究内容和结果如下所述:(1)介电粉末BST的制备:以Ti OSO4,Sr Cl2·6H2O,Ba Cl2·2H2O为原材料,采用化学共沉淀制备BST纳米粉末。采用XRD、FT-IR、SEM、TEM、TGA、DSC、宽频介电-阻抗谱仪等方法对样品进行表征。探究了沉淀剂与不同Na Cl的添加量对BST粉末的晶型、结构形貌、介电性能等影响。测试结果说明:在最佳的工艺条件下制备的BST的结构是典型的立方体钙钛矿型,此时BST具有最佳的介电性能。(2)BST纳米颗粒表面修饰及其复合材料的制备:首先通过在BST纳米颗粒上包覆油酸,从而获得油酸修饰的BST,并在TG,XRD,FT-IR,TEM,SEM得到验证,其次通过溶液共混,将其改性的BST纳米颗粒均匀的分布在PS聚合物基体,没有发现明显的团聚。其次,以陶瓷纳米颗粒BST和导电高分子聚合物聚苯胺(PANI)为填料,首先通过原位乳液聚合制备出BST-PANI杂化粒子,最后制备出BST-PANI/PS三相介电复合材料。介电性能实验表明,当BST-PANI的含量不超过30 wt%时,BST-PANI/PS三相介电复合材料的介电常数受频率的影响较小,同时介电常数远远大于BST/PS二相介电复合材料。最后,二相或三相复合材料的热学性能(包括玻璃化转变温度与热学稳定性)相比于纯的聚合物基体都有一定幅度的提高。