高频传输用PP/PP--g--VTMS/甲基硅橡胶的制备与性能研究

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随着时代的发展,高频传输技术已应用于工作生活中的各种场景。这种通讯技术的实现对于新材料的依赖程度将超过以往任何时候,这主要是由于其具有传输超高频、超低延迟、极大衰减的特征,决定了新材料需要具有低介电常数和低介电损耗的特质。目前国内外低介电、低损耗的高频通讯用材料主要为聚丙烯(PP)基材料;PP有较好的电绝缘性能、力学性能、高性价比等,但在高频传输的条件下,对其介电性能、力学性能、耐老化性能要求更高,因此对PP改性以进一步改善其介电性能和热分解性能成为人们研究的热点。基于此,本文采用PP与乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)进行接枝改性,并将其作为增容剂,研究了PP/聚丙烯接枝乙烯基三甲氧基硅烷(PP-g-VTMS)/甲基硅橡胶的介电性能、力学性能、热稳定性及相容性,为高频传输专用材料的制备,奠定下良好的基础。
  本文采用正交设计,利用熔融法进行PP-g-VTMS的制备,并利用红外光谱进行表征,同时研究了PP-g-VTMS的介电性能和力学性能。结果表明:PP-g-VTMS的最佳配方为过氧化二异丙苯(DCP)用量0.1wt%,VTMS用量6wt%,苯乙烯(St)的用量与VTMS的用量摩尔比是1.5∶1,接枝工艺为实验温度180℃,转速50r/min,实验时间10min,此时得到的接枝率为3.54%;通过对红外光谱图的分析,在1023cm-1处出现Si-O键的特征吸收峰,说明VTMS接枝到PP上;同时随着接枝率的增加,PP-g-VTMS的介电常数和介电损耗均先降低后升高,拉伸强度和断裂伸长率为先上升后下降。当PP-g-VTMS的接枝率为2.68%时,PP-g-VTMS的介电常数和介电损耗与纯PP相比分别降低了0.43%和3.9%。
  研究了PP/PP-g-VTMS/甲基硅橡胶的介电性能、力学性能、热稳定性、结晶性能、相容性,结果表明:(1)在PP-g-VTMS的接枝率为2.68%时,随着PP-g-VTMS的增加,复合材料的介电常数开始时降低,随后增大,介电损耗先降低后上升再降低,拉伸强度先下降后上升,断裂伸长率先上升后下降;并且,结晶温度(Tc)由121.83℃升至123.33℃,熔融温度(Tm)由168.14℃降至166.67℃,结晶度下降22.13%;同时,位于16.0°处的β衍射峰呈现下降趋势,结晶度下降。(2)随着甲基硅橡胶的增加,体系的介电常数变化不大,介电损耗先升高后降低再升高,在高频下,介电损耗与纯PP相比降低了4.27%;拉伸强度呈下降趋势,断裂伸长率先上升后下降;并且,该体系的分解温度由由347.37℃提高至349.81℃;同时,体系中PP和甲基硅橡胶两者的相容性变好。
  进一步研究了PP/PP-g-VTMS/甲基硅橡胶在温水存在的情况下,对其耐水性、介电性能、力学性能和结晶性能的影响,结果表明:随着该复合材料在水中时间的增加,其吸水率小幅度增加并趋于平稳;介电常数先下降后升高,介电损耗先上升后下降,在高频下,介电常数相较于温水处理前降低了0.59%,而介电损耗相较于温水处理前升高了5.5%;拉伸强度先下降后上升,断裂伸长率呈上升趋势;同时,位于14.0°、16.8°和18.5°处的α衍射峰逐渐下降,结晶度下降。
  
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