不同形貌Fe3O4納米粒子改性聚芳醚腈功能復(fù)合材料.pdf

1、聚芳醚腈樹脂作為一類結(jié)構(gòu)型高分子材料,以其優(yōu)異的耐高溫、抗輻射、機(jī)械強(qiáng)度及成型加工性等綜合性能,在航空航天、軍工電子及通訊等特殊領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。聚芳醚腈結(jié)構(gòu)上具有可以提高其粘接性能的腈基,且比較易于成型加工,因此可以作為制備先進(jìn)功能材料的優(yōu)良載體。然而,隨著應(yīng)用條件的越發(fā)苛刻,對材料的性能提出了更高的要求,傳統(tǒng)磁性材料的高溫易氧化消磁、加工性較差且易團(tuán)聚等缺陷越發(fā)明顯的表現(xiàn)了出來。
　　本課題以具有耐高溫、耐輻射、高模量等

2、優(yōu)異特殊性能的聚芳醚腈作為基體樹脂,將Fe3O4納米粒子分散其中,從而制備出了既具有較好力學(xué)性能和良好熱穩(wěn)定性,又擁有優(yōu)異磁性能且加工性較好的磁性聚芳醚腈復(fù)合材料。同時研究了Fe3O4納米粒子不同形貌、不同含量對復(fù)合材料電磁性能等的影響,以期開發(fā)出一種具有較好界面相容性及優(yōu)異性能的磁性聚芳醚腈復(fù)合材料。主要研究結(jié)果如下:
　　首先,本文通過熱溶劑法,制備了粒徑大小可控的Fe3O4納米微球和Fe3O4八面體納米晶。采用XRD、SEM

3、、振動樣品磁強(qiáng)計(jì)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對上述粒徑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表征。結(jié)果表明,~65nm粒徑的Fe3O4納米微球以其優(yōu)異的表面結(jié)構(gòu)和分散性,具有較好的電磁性能。
　　其次,以Fe3O4納米微球?yàn)樘盍?以聚芳醚腈為基體樹脂,制備出了具有不同含量Fe3O4納米微球的PEN/Fe3O4復(fù)合材料。結(jié)果表明,Fe3O4微球的加入對PEN基體的熱學(xué)特性沒有顯著影響。且通過調(diào)節(jié)Fe3O4的含量,可以有效提高其力學(xué)性能。與他聚合物復(fù)合材料相比,PEN

4、/Fe3O4復(fù)合材料的介電常數(shù)大大增加,且介電損耗較低。且當(dāng)Fe3O4微球的含量較高時,復(fù)合材料的介電性能隨著頻率的依耐性逐漸增加。進(jìn)一步通過復(fù)合材料的動態(tài)流變行為研究表明,當(dāng)Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％和3％時,二者具有較好的相容性,而隨著Fe3O4含量的增加逐漸出現(xiàn)了明顯的剪切稀釋性行為。
　　接著,我們又研究了不同粒徑大小Fe3O4納米微球?qū)EN/Fe3O4復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果表明Fe3O4納米微球的加入對PEN基體

5、的熱特性沒有顯著影響,但對基體樹脂的熱穩(wěn)定性略有提高。Fe3O4納米微球的粒徑大小對其力學(xué)性能有較大影響,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。Fe3O4納米微球的粒徑大小對 PEN/Fe3O4復(fù)合材料的介電常數(shù)影響顯著,且隨著粒徑的減小,介電損耗出現(xiàn)先增加后降低的趨勢。且當(dāng)Fe3O4微球的粒徑為~65nm時,復(fù)合材料的介電性能最優(yōu)。進(jìn)一步通過復(fù)合材料的動態(tài)流變行為研究表明,當(dāng)Fe3O4的粒徑大小為~65nm時,二者具有較好的相容性

6、,而隨著Fe3O4粒徑的變化逐漸出現(xiàn)了明顯的剪切稀釋性行為。
　　最后,我們研究了具有特殊形貌結(jié)構(gòu)的Fe3O4八面體納米晶對PEN/ Fe3O4八面體納米晶復(fù)合材料性能的影響。研究結(jié)果表明,少量Fe3O4八面體納米晶的加入對PEN基體的熱學(xué)特性沒有顯著影響。且通過調(diào)節(jié)Fe3O4八面體納米晶的含量,可以大大提高其力學(xué)性能。當(dāng)Fe3O4八面體納米晶的含量約為2％時,復(fù)合材料的介電性較為優(yōu)異。復(fù)合材料的動態(tài)流變行為研究表明,當(dāng)Fe3O4