高介電常數(shù)環(huán)氧復(fù)合材料的制備及性能研究

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1、CIassifiedIndex：TB33U．D．C：678Southwest"”University·一’-‘otbcIenCeandIeCnn0IogyMasterDegreeThesiSPreparationandpropertiesofepoxycompositemateriaIofhighdieIectriCconstantGrade：2009Candidate：LiUWeiAcademiCDegreeAppIiedfor：MasterDegreSpeciaIity：materiaISSCienceSupervisor：professorMahanbingM

2、ar．10．2014獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得西南科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名：_I丑日期：砂炒．‘．f關(guān)于論文使用和授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解西南科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文的復(fù)印件，允許該論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨荚撜撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制

3、手段保存論文。(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)簽名：刷噬名．馬日覯：Uh6．‘西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1頁(yè)摘要高介電常數(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．O％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)合材料的介電常數(shù)達(dá)到最大值，當(dāng)

4、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(shù)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(shù)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

5、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>A1>Ni>Sn>Pb。在相同條件下，七種粉末金屬在環(huán)氧樹(shù)脂中的介電損耗大小順序?yàn)椋篊u>A1>Zn>Fe>Ni>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

6、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5．3lam，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增加到西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第lI頁(yè)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

7、更能加強(qiáng)復(fù)合材料的介電常數(shù)。但隨著氧化程度的加深，介電損耗也增大。在原位分散法制各高介電常數(shù)環(huán)氧復(fù)合材料方法中，直接使用大塊低熔點(diǎn)金屬與環(huán)氧在加熱狀態(tài)下共混研究了分散因素對(duì)復(fù)合材料介電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在實(shí)驗(yàn)溫度110℃，攪拌轉(zhuǎn)速800rpm，攪拌時(shí)間1h條件下，得到的復(fù)合材料綜合介電性能比較好，得到的復(fù)合材料介電常數(shù)為7．9，介電損耗為0．003。關(guān)鍵詞：導(dǎo)電填料石墨低熔點(diǎn)金屬環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料介電性能西南科技大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第lJJ頁(yè)AbstractHighdielectricconstantpolymermatrixcompositeisone