PVDF基聚合物复合材料界面与介电性能研究

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现代电子电气行业发展迅猛,一般功能的介电材料越来越无法满足新材料的应用。目前提出的聚合物基陶瓷复合材料兼具介电陶瓷材料与聚合物材料的优点,具有良好的加工性能和优异的介电性能,但该复合材料质量难以控制,如纳米陶瓷颗粒在基体中的填充量、分散性、与基体界面的相容性是其制各难点。为了研究陶瓷颗粒填充量以及界面对复合材料电性能的影响,本文设计核壳结构构造了不同的界面,成功制备了具有高介电常数低介电损耗高储能的介电复合材料。  首先,在钛酸钡颗粒表面包覆PDA制备出核壳结构BT@PDA-Ag纳米颗粒,以P(VDF-HFP)为聚合物基材,采用溶液流延法制备了不同BT@PDA-Ag填充量的复合材料。本方法成功应用了纳米Ag的库伦阻塞效应以及PDA对于界面的改善作用,研究了在聚合物基体中核壳结构的纳米颗粒填充量的最优数值以及复合材料的介电性能。结果表明纳米颗粒的填充量为20%时复合材料表现出最优的介电性能。  其次,在钛酸钡颗粒表面依次包覆HBP和PDA,得到镶嵌纳米Ag的一核双壳结构BT@HBP@PDA纳米颗粒。并与P(VDF-CTFE)以20%填充量复合,采用溶液流延法得到不同界面结构的复合材料,研究了不同界面结构与复合材料介电储能之间的关系。结果表明,双壳层HBP与PDA在一定程度上将纳米颗粒与基体的界面相容性这一问题进行了解决,初步得到高介电性能的复合材料。  最后,利用高抗冲聚苯乙烯材料HIPS和高介电常数钛酸钡(BaTiO3,BT),研究了BT纳米颗粒与HIPS基体复合材料的最佳填充含量以及介电性能。结果表明,当陶瓷颗粒的质量分数为20%时,此复合材料与传统含氟共聚物相比,介电损耗显著降低。  本研究建立的陶瓷颗粒的填充量与核壳结构界面对于复合材料介电性能影响关系为复合材料在介电和相关领域的应用提供了参考。
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