納米碳纖維的水熱法處理及其聚合物復合材料的電性能研究.pdf

1、本文采用水熱法對納米碳纖維進行表面處理,采用掃描電鏡、投射電鏡、傅里葉紅外光譜儀、X射線衍射儀等設(shè)備研究了處理溫度對納米碳纖維的處理效果以及表面官能管的接枝情況;選用處理效果較好的120℃處理后納米碳纖維作為填料,以PVDF為基體,溶膠-凝膠法制備復合材料預成型體,開煉后熱壓成型制備納米碳纖維增強PVDF基復合材料,并對其電性能進行測試,主要獲得以下幾個方面的研究成果:
　　 1.采用體積比為2:1的濃硝酸與雙氧水混合溶液對CN

2、F進行了水熱處理,不同的水熱處理溫度對CNF表面性質(zhì)的影響有較大差別。在120℃水熱處理條件下,能夠在CNF表面引入較多的羧基等極性基團,且處理后CNF表面殘留的雜質(zhì)含量較少,且石墨層面平整,石墨化程度高。
　　 2.填料納米碳纖維的加入使復合材料中基體材料從非極性相(2θ=18°)向極性相(2θ=20°)轉(zhuǎn)變,與純PVDF基體材料比較,當填料含量達到8％時,PVDF極性相特征峰明顯變得尖銳,這是由于納米碳纖維的直徑為納米級別,

3、且長徑比較大,有利于PVDF晶體的成核。
　　 3.當測試頻率為1KHz,測試溫度為室溫～120℃,復合材料的介電常數(shù)和介電損耗在測試溫度范圍內(nèi)具有很好的熱穩(wěn)定性,且介電常數(shù)隨溫度的升高而增加,介電損耗隨溫度的上升而減小。其中在室溫～60℃范圍內(nèi),復合材料的介電常數(shù)增加較快,而90℃～120℃范圍內(nèi),介電常數(shù)只是緩慢增加。而在溫度為室溫～60℃范圍內(nèi),復合材料介電損耗下降較快,而60～120℃范圍內(nèi),復合材料的介電損耗下降較慢,

4、最后趨于穩(wěn)定。
　　 4.當測試溫度為室溫,測試頻率為102～2×106Hz,復合材料的介電常數(shù)和介電損耗在測試頻率范圍內(nèi)性能穩(wěn)定,且介電常數(shù)隨頻率的增加而降低,介電損耗隨頻率的增加而逐漸增加。在低頻范圍內(nèi),復合材料的介電常數(shù)下降較慢,而介電損耗區(qū)域穩(wěn)定,且略有降低,而在高頻范圍內(nèi),復合材料的介電常數(shù)下降較快,介電損耗迅速升高。
　　 5.填料含量質(zhì)量分數(shù)不同復合材料只出現(xiàn)一個熔融峰,這是因為為不同晶型PVDF熔融熱差別