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钛酸钡填料是一种高介电材料,其与聚合物基体组成高介电复合材料已经广泛应用于高储能电容器、电缆接头和终端、微波吸收隐身材料、高容量有机薄膜电容器及生物工程等领域,但是由于无机填料与基体的结合能力较差,且复合材料力学性能较差,如何改善填料在基体中的分散,提高填料和基体的相互作用力始终是目前研究的热点与难点。本课题为了改善填料在基体中分散,首先通过对钛酸钡表面改性制备了核壳结构填料,从而有效抑制了填料在基体中的团聚,得到了分散均匀的多相高介电复合材料,提高了复合材料的介电性能和力学性能。另外,将离子液体通过双交联方法方式引入到基体硅橡胶中,进一步提高了材料的介电性能和机械性能。具体工作概括如下:(1)通过两步水热法,制备了平均长度为4μm,直径为250nm,长径比为15的高长径比钛酸钡纳米棒。分别以钛酸钡纳米棒、钛酸钡微米颗粒和钛酸钡纳米颗粒三种不同钛酸钡粉末作为填料,以聚偏氟乙烯(PVDF)作为基体,制备了三个系列高介电复合材料,通过改变钛酸钡填料形状,能有效提高钛酸钡纳米填料在聚合物材料中的分散。可以得出结论:在频率不断变大的过程中,聚合物复合材料的介电常数逐渐降低,而聚合物复合材料的介质损耗随着频率的升高表现出的趋势为,高频率下增加低频率下降低;随着填料量的增加,介电常数明显增加,同时损耗也保持在较低水平;填料的粒径越小,介电常数也越高;填料的长径比越大,其复合材料的介电性能越好。(2)通过点击化学的方法制备了 ILs@BT核壳结构纳米颗粒,研究了 ILs@BT/PVDF复合材料的介电性能。通过羟基缩合反应,在纳米粒子表面分别接枝了(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(KH590),接着通过巯基-烯点击化学方法在填料表面接枝了溴化1-丁基-3-乙烯基咪唑(VBIMBr),最终获得了核壳结构填料。通过红外、电镜等表征方法对合成填料的过程进行了表征,对复合材料的介电性能进行了研究。通过对钛酸钡表面改性,接枝有机离子液体,提高了填料与基体的界面相容性和作用力。并且探讨了不同接枝量的填料,以及相同接枝量不同填料添加量的填料对复合材料介电性能的影响。结果表明,核壳结构填料能在基体中良好分散,并与基体形成良好的相互作用,在BT@VBIMBr-3/PVDF复合材料中,添加60wt%的填料,其介电常数为460,介电损耗为1.25,AC电导率与频率呈线性关系,并且拉伸强度为23.6MPa,断裂伸长率为12.7wt%。(3)通过双交联制备ILs/PDMS高介电性能高机械性能复合材料。首先,利用点击化学的方法将(3-疏基丙基)三甲氧基硅烷(KH590)与溴化1-丁基-3-乙烯基咪唑(VBIMBr)接枝到一起,获得了离子液体改性的偶联剂。然后利用改性过的偶联剂以及原硅酸四丁酯(TEOS)交联羟基封端硅油,直接将填料与基体结合,制备了一种高介电高力学性能的复合材料。并且通过改变偶联剂与硅油的比例,探究了改性填料对介电性能以及力学性能的影响。试验结果表明,当改性偶联剂与PDMS以1/1比例混合时,在1kHz下,介电常数达到15,同时介电损耗为0.02。复合材料的拉伸强度较纯PDMS有所提高,断裂伸长率达到345%,是纯PDMS的2.2 倍。