论文部分内容阅读
高介电常数(高K值)聚合物基复合材料在信息、电子、微机电和生物工程等诸多领域都有着广泛的应用。但是现有的高K值聚合物基复合材料的制备方法多集中在对功能体的改性上,这一类方法虽然对复合材料的功能体的分散性有一定改善,但是也会对功能体的结构造成一定程度的破坏从而影响其电性能。如何在制备高K值聚合物基复合材料时,既不破坏功能体的电性能又可以使功能体在基体中获得良好的分散性,最终是复合材料获得优异的介电性能是行业内亟待解决的问题。本文从改变复合材料制备工艺入手,分别以多壁碳纳米管(MWCNTs),膨胀石墨(EG)为功能体,以性能优异的热固性树脂环氧树脂为基体,采用微波辐照技术和传统热固化制备了碳纳米管/环氧树脂和膨胀石墨/环氧树脂复合材料,系统研究了复合材料的制备工艺与复合材料介电性能的关系,探讨了如何通过工艺的改变实现控制复合材料介电性能的技术方法。研究工作主要包括三个方面。首先,以碳纳米管为功能体,环氧树脂为基体,分别采用微波辐照技术和传统热固化制备了m-MWCNT/EP和t-MWCNT/EP复合材料,重点探讨了微波固化和热固化两种工艺对复合材料介电性能的影响。研究表明微波固化工艺制备的复合材料相对于热固化工艺制备的复合材料具有更高的介电常数和更低的介电损耗,例如在体积分数0.4%(质量分数0.69%)时,微波固化的复合材料约为热固化的2.5倍而其介电损耗只有热固化制得的复合材料相应值的1/20。其次,以环氧树脂为基体,以EG为功能体,分别分别采用微波辐照技术和传统热固化制备了m-EG/EP和t-EG/EP复合材料,重点探讨了两种制备工艺对复合材料介电性能的影响,同时也通过动态热力学分析(DMA)系统的研究了复合材料的热性能,研究表明微波固化制备的复合材料不但具有更高的介电常数和更低的介电损耗,而且还具有更好的热性能。最后在不引入溶剂的前提下,利用抽真空技术与微波固化相结合的新工艺制备了new-EG/EP复合材料。同时采用扫描电子显微镜对复合材料的断面形貌观察,结果表明,新工艺制备的复合材料EG具有最优的分散性,从而获得更好的介电性能。综上所述,本论文取得的创新成果主要有：首次讨论了微波固化工艺和热固化工艺对MWCNT/EP复合材料介电性能的影响。首次采用微波固化技术制备了m-EG/EP复合材料并讨论其独特的介电性能。首次在不引入溶剂的前提下,利用抽真空技术与微波固化相结合的新工艺制备了new-EG/EP复合材料,并系统的讨论了其介电性能。证明了微波固化制备工艺对材料介电性能有着极大的影响,可以通过微波固化制备介电常数更高,介电损耗更低的高K值聚合物基复合材料。