高介電常數(shù)環(huán)氧復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、高介電常數(shù)聚合物復(fù)合材料是近年來(lái)復(fù)合材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。人們通常在聚合物基體中添加填料來(lái)提高復(fù)合材料介電性能。眾多填料中，導(dǎo)電類填料具有在較低填充比例下極大提高復(fù)合材料介電常數(shù)及較小介電損耗等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文首先以石墨為填料制備了石墨/環(huán)氧復(fù)合材料。研究了石墨對(duì)復(fù)合材料的介電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明石墨體積含量從5.0％增加到21.3％時(shí)，復(fù)合材料的介電常數(shù)從6.0增加到115.3，在石墨體積含量達(dá)到21.3％時(shí)，復(fù)合材料的介

2、電常數(shù)達(dá)到最大值，當(dāng)石墨體積含量超過(guò)21.3％時(shí)，其介電常數(shù)和介電損耗均又降低;同時(shí)探討了表面改性劑對(duì)石墨分散效果及復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明以十六烷基三甲基溴化銨作為表面改性劑，可以增強(qiáng)石墨和環(huán)氧樹脂的相容性。加入石墨后，復(fù)合材料起始熱分解溫度為349.9℃，材料的熱穩(wěn)定性能得到改善。
　　然后本文以七種粉末金屬為填充材料制備了金屬/環(huán)氧復(fù)合材料。并對(duì)復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:環(huán)氧固

3、化的最佳工藝條件為固化溫度為180℃，DMP用量為3份;七種金屬中，Cu和Fe對(duì)于改性環(huán)氧樹脂的介電性能效果是最好的，F(xiàn)e的體積分?jǐn)?shù)從5％增大到25％時(shí)，介電常數(shù)從4.94增大到13.50，而Cu的體積分?jǐn)?shù)從5％增大到25％時(shí)，介電常數(shù)從5.85增大到17.42。七種粉末金屬對(duì)復(fù)合材料介電常數(shù)的影響的大小順序?yàn)镃u＞Fe＞Zn＞Al＞Ni＞Sn＞Pb。在相同條件下，七種粉末金屬在環(huán)氧樹脂中的介電損耗大小順序?yàn)?Cu＞Al＞Zn＞Fe＞N

4、i＞Sn＞Pb。
　　最后分別以金屬粉末填充法和原位分散法制備了低熔點(diǎn)金屬/環(huán)氧復(fù)合材料。在金屬粉末填充法中，首先在N-甲基吡咯烷酮中制備了低熔點(diǎn)金屬粉末，并研究了主要分散因素對(duì)顆粒粒徑和形貌的影響。然后將低熔點(diǎn)金屬粉末填充到環(huán)氧中制備高介電常數(shù)復(fù)合材料。同時(shí)還研究了低熔點(diǎn)金屬粉末表面氧化對(duì)環(huán)氧介電材料的影響。結(jié)果表明:對(duì)低熔點(diǎn)金屬顆粒粒徑影響較為明顯的是攪拌速度、溫度。低熔點(diǎn)金屬含量、攪拌時(shí)間相對(duì)較弱。溫度對(duì)分散后得到的金屬顆粒

5、形貌影響最顯著。綜合粒徑及形貌影響，165℃下，13000rpm攪拌時(shí)間5min為最佳分散條件，得到了平均粒徑為5.3μm，長(zhǎng)徑比為1.5的顆粒。在金屬粉末填充法制備的復(fù)合材料中，隨著低熔點(diǎn)金屬顆粒含量的提升，復(fù)合材料介電常數(shù)從隨著金屬含量的增加，從4.2增加到6.2。介電損耗從0.014上升到0.022。延長(zhǎng)氧化時(shí)間與提高氧化溫度均能提升合金顆粒的氧化程度。氧化程度深的低熔點(diǎn)金屬顆粒較氧化淺的更能加強(qiáng)復(fù)合材料的介電常數(shù)。但隨著氧化程度