固相剪切碾磨方法制備聚丙烯-鈦酸鋇高介電常數(shù)復(fù)合材料.pdf

1、電子工業(yè)和信息技術(shù)的快速發(fā)展迫切需要具有優(yōu)良加工性能的高介電常數(shù)材料。通過聚合物和陶瓷的復(fù)合可以實(shí)現(xiàn)兩種組分的優(yōu)勢互補(bǔ)，得到具有較高介電常數(shù)和良好加工性能的材料。本文采用固相剪切碾磨方法(S3M)制備高介電常數(shù)聚丙烯(PP)/鈦酸鋇(BaTiO<,3>)復(fù)合材料，研究了固相剪切碾磨過程中聚丙烯/鈦酸鋇體系中各組分的結(jié)構(gòu)變化以及相應(yīng)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能。 利用自行設(shè)計(jì)制造的磨盤形力化學(xué)反應(yīng)器在室溫、固相和未對陶瓷粒子進(jìn)行任何表面處

2、理的條件下，首先制備了不同鈦酸鋇含量的聚丙烯/鈦酸鋇陶瓷復(fù)合粉體，進(jìn)而制備具有良好介電性能的復(fù)合材料。 聚丙烯/鈦酸鋇復(fù)合粉體的SEM、TGA和FT-IR等分析表明固相剪切碾磨產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切、擠壓、摩擦等作用引起聚合物相的多種復(fù)雜的物理及化學(xué)變化，表現(xiàn)為聚丙烯粒徑變小，粒子比表面積增大(表面能大幅增加)，聚丙烯/鈦酸鋇界面相互作用增強(qiáng)。上述變化均有利于改善所制復(fù)合材料的界面粘結(jié)性，從而有利于降低材料的介電損耗。 在固相碾

3、磨過程中，鈦酸鋇粒子的結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生顯著的變化，而聚丙烯則發(fā)生分子鏈斷裂、晶粒尺寸減小、晶格扭曲和變形等，其結(jié)晶部分也在碾磨過程中發(fā)生了明顯的非晶化。XRD和DSC分析表明，在磨盤碾磨過程中，聚丙烯/鈦酸鋇復(fù)合體系的聚合物相會形成由細(xì)化的納米晶粒散亂分布于非晶區(qū)的“納米晶”亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)，由于鈦酸鋇粒子的納米效應(yīng)，這種結(jié)構(gòu)在隨后的熱處理過程中能部分保存下來，在材料中形成大量的晶區(qū)/非晶區(qū)界面，有利于復(fù)合材料的介電常數(shù)的提高。 SEM分析表明，在