高介電常數(shù)低介電損耗多相聚合物基復(fù)合材料的研究.pdf

1、作為典型的導(dǎo)體/聚合物復(fù)合材料之一，碳納米管（CNT）/聚合物復(fù)合材料在CNT的含量接近滲流閾值（fc）時(shí)發(fā)生絕緣體-導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變，從而獲得高介電常數(shù)，但是導(dǎo)電通路的形成也往往導(dǎo)致高介電損耗。另一方面，為了保持聚合物良好的加工性和較低的生產(chǎn)成本，低fc無(wú)疑極具吸引力。目前雙逾滲結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料并未能夠有效提高介電常數(shù)和降低介電損耗。因此，如何通過(guò)調(diào)整基體新穎的相結(jié)構(gòu)獲得綜合介電性能優(yōu)良的復(fù)合材料仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。本文即圍繞這個(gè)主題展開(kāi)研究。

2、
　　首先，本文以聚醚酰亞胺（PEI）/雙馬來(lái)酰亞胺（BD）不相容聚合物體系為基體，固定多壁CNT（MWCNT）的含量（0.4wt％），制備了PEI/BD質(zhì)量配比不同的系列0.4MWCNT/PEI/BD復(fù)合材料，隨著PEI含量的升高，復(fù)合材料依次呈現(xiàn)海島、雙連續(xù)和反轉(zhuǎn)相結(jié)構(gòu)。與0.4MWCNT/BD相比，MWCNT選擇性分散在BD相中，同時(shí)傾向于在PEI相稠周圍富集并沿著平行于PEI相稠球半徑法向平面排布，增加了復(fù)合材料微電容的數(shù)

3、量，因而使得 MWCNT的分散狀態(tài)發(fā)生了調(diào)整且復(fù)合材料的介電性能產(chǎn)生顯著變化。在100Hz下，海島相結(jié)構(gòu)的0.4MWCNT/10PEI/BD介電常數(shù)增加至600，為0.4MWCNT/BD復(fù)合材料的4.5倍；而前者的介電損耗僅為后者的0.1倍。等效模擬電路的建立揭示了不同相結(jié)構(gòu)在控制復(fù)合材料介電性能上的微觀機(jī)理。
　　其次，當(dāng)PEI與BD樹(shù)脂的質(zhì)量比為20:100時(shí)，所得到的PEI20/BD為反轉(zhuǎn)相結(jié)構(gòu)。以其為聚合物基體，分別采用

4、Haake熔融共混和溶液共混技術(shù)成功制備了MWCNT分布在PEI相中的復(fù)合材料（h-MWCNT/20PEI/BD）和MWCNT分布在BD相中的復(fù)合材料（MWCNT/20PEI/BD）。研究結(jié)果顯示，兩種復(fù)合材料的介電性能差異明顯。在相同組份下，與MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料相比，h-MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料具有更高的介電常數(shù)和更低的fc。在100Hz下，h-0.45MWCNT/20PEI/BD復(fù)合材料的介電常數(shù)高達(dá)1