PVDF基聚合物复合材料界面与介电性能研究

目录

目录

摘要..........................................................................................................................................I Abstract........................................................................................................................................III 目录..............................................................................................................................................V 1绪论. (1)

1.1研究背景 (1)

1.2电介质材料概述 (1)

1.2.1电介质基本理论 (1)

1.2.2极化机理 (2)

1.3电介质材料的种类 (3)

1.3.1介电陶瓷 (3)

1.3.2介电聚合物 (4)

1.3.3聚合物基陶瓷复合电介质材料 (5)

1.4核壳结构复合电介质材料研究进展 (5)

1.4.1“grafting from”法 (6)

1.4.2“grafting to”法 (6)

1.4.3有机-无机纳米粒子作为填料的核-壳结构 (7)

1.4.4核壳结构优势 (7)

1.5本论文研究目的与内容 (8)

2BT@PDA-AG聚合物纳米复合材料 (9)

2.1引言 (9)

2.2实验部分 (9)

2.2.1实验原料及试剂 (9)

2.2.2制备核壳结构BT@PDA纳米颗粒 (10)

2.2.3草莓状核壳结构BT@PDA-Ag纳米颗粒制备 (10)

2.2.4基于P(VDF-HFP)不同填充量聚合物纳米复合薄膜制备 (10)

2.3结果与讨论 (11)

2.3.1纳米颗粒BT@PDA-Ag的表征 (11)

2.3.2基于P(VDF-HFP)的聚合物纳米复合材料表征 (13)

2.3.3基于P(VDF-HFP)的聚合物纳米复合薄膜介电储能研究 (14)

2.3.4基于P(VDF-HFP)的聚合物纳米复合薄膜介电性能研究 (16)

2.4本章小结 (17)

3BT@HBP@PDA-AG聚合物纳米复合材料 (19)

3.1引言 (19)

V

西安理工大学硕士学位论文

VI 3.2实验部分 (19)

3.2.1实验原料及试剂 (19)

3.2.2制备核壳结构的BT@HBP纳米颗粒 (19)

3.2.3制备草莓状一核双壳结构的BT@HBP@PDA-Ag纳米颗粒 (21)

3.2.4基于P(VDF-CTFE)制备聚合物纳米复合材料 (21)

3.3结果与讨论 (22)

3.3.1纳米颗粒BT@HBP@PDA-Ag的表征 (22)

3.3.2基于P(VDF-CTFE)一核双壳聚合物纳米复合薄膜表征 (24)

3.3.3基于P(VDF-CTFE)聚合物纳米复合材料介电储能研究 (26)

3.3.4基于P(VDF-CTFE)聚合物纳米复合材料介电性能研究 (27)

3.4结果与讨论 (29)

4高抗冲聚苯乙烯基纳米复合材料 (31)

4.1引言 (31)

4.2实验部分 (31)

4.2.1实验原料及试剂 (31)

4.2.2BT/HIPS复合材料制备 (31)

4.3结果与讨论 (32)

4.3.1复合材料的结晶性质 (32)

4.3.2复合材料的介电储能研究 (32)

4.3.2复合材料的介电性能研究 (33)

4.4本章小结 (35)

5本文总结 (37)

致谢 (39)

参考文献 (41)

附录1攻读硕士期间取得的研究成果 (45)

绪论

1绪论

1.1研究背景

近年来，随着通信、家电、汽车等电子电气领域的迅猛发展，人们对介电材料的综合性能提出了更高的要求。现代电子电气行业发展迅猛，一般功能简单化的介电材料越来越无法满足新材料的应用【1】。比如：印刷电路板上存在大量的无源元件（例如：电容器），阻碍了电路板等电子产品微型化趋势。为解决这一困难，研究者提出了立体电路板，它把大量无源元件从印刷电路板表面改装到电路板内部，这一想法需要基于新型性能稳定的高介电材料【2】。其中，储能元件是这些高能设备的重中之重，元器件的高能化需要高储能密度的介电材料【3】。为了满足电子及电气元器件微型化和高储能的迫切需求，需要开发高性能的介电材料，研究新型功能电介质材料【4】。其中研究高介电常数的聚合物/陶瓷复合材料是研究热点之一。

目前，增加聚合物/陶瓷复合材料的介电常数有很多方法，传统的方法就是将高介电的纳米陶瓷材料添加到聚合物基体中进行复合，或在基体中添加导电填料构建渗逾体系。但是由于陶瓷颗粒团聚，与聚合物界面相容较差，导致界面出现空隙或缺陷，增加复合材料损耗，影响性能【5】。因此，大量的研究都集中到如何解决陶瓷颗粒团聚与界面问题，如怎样对陶瓷颗粒进行表面改性来提高分散性【6,7】。基于以上考虑，本文设计核壳结构来对陶瓷颗粒与聚合物基体之间的界面相容性进行改善，并对其介电性能进行进一步优化，以期能够达到制备与性能的可控效果，得到工艺简单、性能良好的复合电介质材料【8】。

1.2电介质材料概述

1.2.1电介质基本理论

电极化就是施加一个外电场，使晶胞正负电荷中心不重合而造成电偶极矩不再为零，宏观表现为一种束缚电荷的现象。电介质就是在外电场作用下混乱分布的电荷能够重新排列取向，产生电极化现象的物质，如图1-1所示。

图1-1电介质极化图

Figure1-1Polarization of dielectric

1