MWNTs_PI复合薄膜介电性能研究 [复制链接]

资料简介：
MWNTs_PI复合薄膜介电性能研究，硕士学位论文，共58页。
摘要
聚酰亚胺薄膜（PI）具有优异的热性能、电性能和机械性能，被广泛应用于多个领域。然而，随着科学技术的发展，单纯的聚酰亚胺薄膜已不能满足市场对其耐电晕性的要求，因此，国内外学者开始致力于改善聚酰亚胺薄膜的耐电晕性。而在众多的方法中，使用碳纳米管改性聚酰亚胺薄膜是近年来一个很热门研究课题。已有研究表明碳纳米管的加入不仅可以提高聚酰亚胺复合薄膜的耐电晕性，同时还可以兼顾聚酰亚胺薄膜力学性能的改善。然
而，碳纳米管作为一种导电填料，其加入到聚酰亚胺薄膜中势必会导致基体材料介电性能的变化。导电填料的长径比是影响复合材料介电性能的重要因素，因此本文将研究不同长径比的碳纳米管对 MWNTs/PI 复合薄膜介电性
能的影响。
本文以均苯四甲酸二酐（PMDA）和 4，4′-二胺基二苯醚（ODA）为原料，以经混酸处理所得到的不同长径比的 MWNTs 为填料，使用原位聚合的方法制备出 PAA/MWNTs 杂化胶液，模拟工业流延法进行铺膜，再经过热亚胺化的方法制成薄膜。使用扫描电子显微镜(SEM)观察处理条件对碳纳米管的长径比的影响，采用红外光谱测试仪对 MWNTs 功能化后接枝上的功能基团进行了分析。使用介电谱测试仪对 MWNTs/PI 复合薄膜的介电性能和体积电阻进行了测试，并通过击穿实验装置对 MWNTs/PI 的击穿强度进行分析。
测试结果表明，酸化处理时间越长，碳纳米管平均长度越短，长径比越小，处理后的 MWNTs 接枝上了功能基团。碳纳米管的长径比对复合薄膜的渗流阈值产生影响，在管径相同时，碳纳米管长径比越大，渗流阈值越低。
而在碳纳米管平均长度相同时，长径比越大，渗流阈值越大。且在渗流阈值附近，掺杂不同长径比 MWNTs 的复合薄膜的相对介电常数和介电损耗都发生突增现象，而击穿场强则会发生突降。碳纳米管的长径比对复合薄膜的介电常数和介电损耗产生影响。在掺杂量 0.2  wt%和 1.0  wt%下，管径相同时，碳纳米管长径比越大，介电常数越低，介电损耗越高。而在碳纳米管平均长度相同时，长径比越大，介电常数越高，介电损耗越低。掺杂碳纳米管的复合薄膜击穿强度均低于未改性 PI 薄膜，在掺杂量为 1.0 wt%时，三种薄膜击穿强度均下降了 50%以上。不同长径比的碳纳米管所形成的界面重叠区域大小不同，长径比越小，界面重叠区域越大，复合薄膜导电性越好，击穿强度越低。  
关键词  聚酰亚胺；多壁碳纳米管；长径比；介电性能

目录  
摘要I
Abstract  III  
第 1 章  绪论1
11  课题研究背景及意义 1
12  国内外研究现状 1
121  纳米材料改性聚酰亚胺薄膜 1
122  碳纳米管的功能化研究 3
123 纤维状填料长径比对复合材料介电性能影响研究 6
13  本文主要研究内容 8
第 2 章  实验部分9
21  原料及实验仪器 9
211  实验原料及试剂 9
212  仪器设备 10
22  碳纳米管的功能化处理 11
221  碳纳米管功能化原理 11
222  碳纳米管功能化方法 13
23 MWNTs/PI 复合薄膜的制备  14
231  聚酰亚胺薄膜的合成原理 14
232  碳纳米管掺杂 PI 薄膜方法选择  16
233  碳纳米管/聚酰亚胺复合薄膜制备方法 16
24  本章小结 20
第 3 章  MWNTs/PI 复合薄膜电性能分析21
31  功能化处理时间对碳纳米管长径比的影响 21
32 MWNTs/PI 复合薄膜的电渗流阈值  23
321  复合材料导电机理 23
322  掺杂填料长径比对渗流阈值的影响 25
323  长径比对 MWNTs/PI 复合薄膜电渗流阈值影响  26
33 MWNTs/PI 复合薄膜的介电性能  30
331  固体电介质介电性能影响因素 31
332  长径比对 MWNTs/PI 复合薄膜介电常数影响  32
333  长径比对 MWNTs/PI 复合薄膜介电损耗的影响  35
34 MWNTs/PI 复合薄膜的击穿强度  38
341  固体电介质击穿强度影响因素 38
342  长径比对 MWNTs/PI 复合薄膜击穿强度的影响  39
35  本章小结 41
结     论42
参考文献43
攻读硕士学位期间发表的学术论文47
致    谢48

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