纳米钛酸钡环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要现代电子科技的迅猛发展，对电子材料的介电性能提出了越来越高的要求，迫切需要具有高介电常数、低损耗、同时具有较高力学性能和可加工性能的介电材料，这就使得高介电常数材料的重要性日益显著。复合材料能兼容陶瓷粒子的高介电性能以及聚合物优良的机械性能和绝缘性，是当前介电材料领域研究的主要方向之一。将陶瓷粉体与聚合物进行复合是制备具有高介电常数且易加工的复合材料的一种很有前景的方法。这类以高介电常数的陶瓷粉未分散于三维连续的聚合物基体中形成的聚合物基复合材料在电子领域具有广泛的应用，近年来，在高储能电容器中的应用也引起了广泛关注。本文以环氧树脂作

2、为基体，以纳米BaTiO3为高介电填充组分，引入羰基铁粉为第三组分，用浇铸法制各了纳米BaTiO3／环氧树脂二相复合材料和纳米BaTiO复合材料的微观形貌进行了表征。选择两种硅烷偶联剂对二相复合材料体系中纳米钛酸钡进行表面处理后与环氧树脂基体复合。比较偶联剂对复合材料介电性能、热性能及力学性能的影响。结果表明，采用KH550硅烷偶联剂处理后的复合材料具有较佳的介电性能及力学性能，且纳米钛酸钡在基体中分散效果也较好；纳米钛酸钡填充含量对复合材料的两相界面和介电性能有很大的影响；随着纳米BaTiO3的加入以及含量的增加，材料体系的热分解温度有一定的提高。通过对三相体

3、系介电性能的研究，结果发现：羰基铁粉的含量对材料的介电常数有显著的影响；SEM显示，羰基铁粉含量的增加有利于其在基体中均匀分散。其中羰基铁粉的加入量较低，仅为1％．7％质量分数。羰基铁粉的加入无论对较低含量还是较高含量的体系其影响基本一致，即均导致了介电常数和介电损耗的增加。在钛酸钡含量较高时，少量羰基铁粉的加入就造成了介电损耗的急剧上升。这主要是因为导电组分的加入增加了体系的电导电流，从而引起电导损耗上升。从提高材料介电性能的角度，羰基铁粉的加入提高了其介电常数，但同时也导致其介电损耗的增加。因此对三相体系需要更精确地选择第三导电组分的种类和控制其含量，以及调

4、控它们在复合材料中的分散形貌，以达到同时改善其介电常数和介电损耗的目的。关键词：复合材料，纳米钛酸钡，羰基铁粉，介电常数，偶联剂，力学性能武汉理工大学硕士学位论文AbstractModemelectronictechnologyintherapiddevelopmentofelectronicmaterialsforthedielectricpropertiesputforwardhigherrequirements，theurgentneedforahi曲一l(，lowloss，atthesametimewithhighmechanicalandprocess

5、ingproperties，whichonthehighdielectricconstantmaterialsmadeoftheimportanceofthegrowingsignificantly．Compositeparticlescanbecompatiblewithhighdielectricpropertiesofceramic，aswellasgoodinsulationandmechanicalpropertiesofpolymers，isoneofthemajordirectionsinthefieldofstudyonthedielectric

6、material．Compositematerialsarepreparedbyfilledceramicpowderintothepolymertocarryoutahighdielectricconstantandeasyprocessing，whichisapromisingmethod．Suchlli曲dielectricconstantofceramicpowderdispersedinarowofthree—dimensionalpolymermatrixintheformofpolymermatrixcompositeshasawiderangeo

7、fapplicationsinthefieldofelectronics．Inrecentyears，high-energystoragecapacitorsinawiderangeofapplicationsalsoconcern．Inthispaper,nano—BaTiQ3

8、Epoxycompositematerialsandnskno-BaTiO一3／Epoxy／Feternarycompositeswerepreparedbycasting埘mepoxyresinasamatrix，llano—BaTiO一3ashigherdielectricfill

9、ingcomponent