EP-MWCNTs-MMT納米復(fù)合材料的制備及其電性能研究.pdf

1、酸酐固化的環(huán)氧樹(shù)脂（EP）具有優(yōu)異的介電性能和絕緣性能，作為電介質(zhì)材料及功能性復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于電子/電氣、航空/航天等領(lǐng)域。隨著高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)Σ牧细咝阅芑凸δ芑笤絹?lái)越高，極大地制約了環(huán)氧樹(shù)脂在高端領(lǐng)域的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者日益關(guān)注納米材料的特殊效應(yīng)和開(kāi)展納米材料改性環(huán)氧樹(shù)脂方面的研究工作。在眾多納米改性材料中，蒙脫土（MMT）是改性環(huán)氧樹(shù)脂最早的納米材料，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)蒙脫土改性環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的力、熱和電性能已經(jīng)做了大量的工作。

2、碳納米管（CNTs）由于自身的結(jié)構(gòu)特征無(wú)疑是增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的理想材料之一，針對(duì)CNTs改性環(huán)氧樹(shù)脂的力、熱性能報(bào)道較為常見(jiàn)，但對(duì)其介電和絕緣性能的影響卻鮮有報(bào)道。采用一維CNTs和二維MMT共同改性環(huán)氧樹(shù)脂的報(bào)道較為少見(jiàn)，然而針對(duì)一維CNTs和二維MMT共同改性環(huán)氧樹(shù)脂的電性能研究更為少見(jiàn)。
　　本文采用酸化的碳納米管（C-MWCNTs）、環(huán)氧基功能化碳納米管（E-MWCNTs）、硅烷偶聯(lián)劑KH560改性的碳納米管（Si-MWCNT

3、s）以及有機(jī)化蒙脫土（O-MMT）作為增強(qiáng)體改性雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂。以甲基六氫鄰苯二甲酸酐為固化劑，采用溶液混合法分別制備環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米管（EP/MWCNTs）和環(huán)氧樹(shù)脂/碳納米管/蒙脫土（EP/MWCNTs/MMT）復(fù)合材料。通過(guò)傅立葉紅外光譜（FI-IR）對(duì)改性前后MWCNTs和MMT的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，通過(guò)掃描電鏡（SEM）對(duì)改性前后MWCNTs的表面形貌及分散性和復(fù)合材料斷面形貌進(jìn)行表征。采用寬頻介電阻抗儀對(duì)制備的復(fù)合材料的介電

4、常數(shù)、介電損耗以及電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)試，采用擊穿電壓測(cè)試儀對(duì)復(fù)合材料的擊穿場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行測(cè)試。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MWCNTs和MMT的改性均取得了良好的效果，接枝上了實(shí)驗(yàn)方案所預(yù)期的官能團(tuán)。隨著MWCNTs含量（0.1-0.9 wt％）的增加，EP/MWCNTs復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗呈先降低后上升的趨勢(shì)。Si-MWCNTs對(duì)復(fù)合材料介電常數(shù)的降低效果最佳。O-MMT與環(huán)氧基體間形成的相互吸附作用能夠限制松弛極化過(guò)程的建立，O-MMT的

5、引入降低了復(fù)合材料的介電常數(shù)。EP/MWCNTs復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨著MWCNTs含量的增加呈先增加而后波動(dòng)上升的變化趨勢(shì)，比未改性環(huán)氧樹(shù)脂上升了1數(shù)量級(jí)左右。C-MWCNTs對(duì)電導(dǎo)率的提高作用最明顯，O-MMT的引入有效地阻礙了 MWCNTs局部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成，降低了復(fù)合材料的電導(dǎo)率。EP/MWCNTs復(fù)合材料的擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨MWCNTs摻雜量（0.1-0.9 wt%）的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)。E-MWCNTs和Si-MWCNTs對(duì)擊穿場(chǎng)