導(dǎo)電聚苯胺-聚偏氟乙烯全有機(jī)復(fù)合材料的制備及其介電性能的研究.pdf

1、導(dǎo)電填料/聚合物基復(fù)合材料利用滲流效應(yīng)，在填料含量接近滲流閾值時(shí)介電常數(shù)可以得到極大的提高。該復(fù)合材料由于其較少的填料含量和聚合物基體良好的加工性能，在高介電聚合物基復(fù)合材料領(lǐng)域備受青睞，在電力電子行業(yè)有很大的應(yīng)用潛能。該類復(fù)合材料的介電性能受填料的電導(dǎo)率、物理形狀以及復(fù)合材料的加工工藝影響很大。 本論文以鐵電性能優(yōu)異，在室溫下具有較高介電常數(shù)的聚偏氟乙烯（PVDF）為基體，選用高氯酸摻雜的導(dǎo)電聚苯胺（PANI）顆粒作為導(dǎo)電填料

2、，通過流延成膜和熱塑成型兩種加工工藝制備了PANI/PVDF復(fù)合材料，并對其介電性能做了詳細(xì)的表征，比較了兩種加工工藝制備的復(fù)合材料的介電性能的差異。 首先采用流延成膜工藝制備了高儲(chǔ)能密度的PANI/PVDF全有機(jī)復(fù)合薄膜介質(zhì)材料。研究了添加物含量、頻率等因素對復(fù)合介質(zhì)材料介電性能的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)PANI體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0．05時(shí)（略高于滲流閾值fC=0．041），復(fù)合薄膜的介電常數(shù)在100Hz條件下高達(dá)456，擊穿場強(qiáng)為60 MV/

3、m，儲(chǔ)能密度達(dá)到了7．2 J/cm3，與PVDF基體相比提高了3倍多。另外還發(fā)現(xiàn)即使在滲流閾值附近，復(fù)合薄膜介電性能仍具有一定的頻率穩(wěn)定性。介電常數(shù)在低頻范圍（102-104 Hz）內(nèi)基本保持不變。利用SEM對復(fù)合薄膜的表面形貌進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)有機(jī)填料PANI粒子在PVDF基體內(nèi)有很好的分散性。另外利用XRD分析了復(fù)合薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)該制備工藝條件下所得復(fù)合材料基體主要以β-PVDF形式存在，這有助于發(fā)揮PVDF基體的功能性。滲流閾

4、值理論可用來解釋介電常數(shù)隨添加物含量和頻率的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明該制備工藝可得到適用于較寬頻率范圍的高儲(chǔ)能密度復(fù)合薄膜。 采用熱塑成形工藝制備了高介電PANI/PVDF復(fù)合材料，同流延成膜工藝相比，具有略高的滲流閾值（fC=0．045），在100Hz條件下，介電常數(shù)提高幅度較小，僅為242，在滲流閾值附近，介電常數(shù)有較強(qiáng)的頻率依賴性，聚合物基體內(nèi)α-PVDF相比例明顯增多。重點(diǎn)研究了溫度對復(fù)合材料的介電性能的影響。發(fā)現(xiàn)聚苯胺體