基于微納層疊技術(shù)的聚合物基高介電復合材料的制備及性能研究.pdf

1、高介電復合材料在電容器、微波吸收材料及電纜行業(yè)等領(lǐng)域的急速發(fā)展對其介電性能提出了非常高的要求。目前，制備的聚合物基介電復合材料雖然能夠提高介電常數(shù)，但通常也會存在介電損耗高等問題。為解決這個問題，本文提出了利用微納層疊擠出技術(shù)制備層狀結(jié)構(gòu)的聚合物基高介電復合材料，以達到提高聚合物基介電復合材料的介電常數(shù)，并同時保持低介電損耗及高擊穿場強等性能。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、提出了新型的扭轉(zhuǎn)式層疊器，并自行搭建了單基材與雙基材微納層疊

2、擠出裝置兩條實驗線，對這兩條實驗線的系統(tǒng)組成、工作原理等進行了詳細介紹;利用Polyflow對口模流道長度對擠出過程的影響進行了模擬，模擬思路為設(shè)計不同應(yīng)用場合下的微納層疊擠出裝置提供了重要的參考意義。
　　2、利用單基材微納層疊裝置制備了不同碳納米管含量下1、9、81、729層的碳納米管/高抗沖聚苯乙烯復合材料，對碳納米管在高抗沖聚苯乙烯基體中的分散及取向狀態(tài)進行了分析，并探討了碳納米管/高抗沖聚苯乙烯層狀復合材料的導電與介電性

3、能。結(jié)果表明，由于復合材料熔體受到疊層裝置內(nèi)的強剪切及拉伸作用力，碳納米管在高抗沖聚苯乙烯基體中的分散性與取向程度都隨著層數(shù)的增加而增加，并提高了復合材料的介電常數(shù)與介電損耗。碳納米管取向破壞了復合材料內(nèi)部原有的導電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不同程度的影響了復合材料的交流電導率，并據(jù)此提出了碳納米管在微納拖曳流場作用下的取向模型。
　　3、利用雙基材微納層疊共擠出裝置制備了不同碳納米管含量2、8、32、128層的高抗沖聚苯乙烯/碳納米管填充高抗沖

4、聚苯乙烯交替層狀復合材料，分析了交替層狀復合材料的分層現(xiàn)象，并探討了交替層狀復合材料的導電性能、介電性能及儲能密度。結(jié)果表明，交替層狀復合材料的實際微層厚度與理論厚度基本一致，CNT+HIPS層與HIPS層之間界面良好。HIPS/CNT+HIPS交替層狀復合材料的導電性體現(xiàn)出明顯的各向異性，在擠出方向上表現(xiàn)出高導電的特性，而在厚度方向上表現(xiàn)出絕緣的特性。交替層狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅能夠大幅度提高復合材料介電常數(shù)，而且能夠維持低介電損耗，尤其在