高介电常数高分子复合材料研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要为获得高介电常数、高储能密度的高分子复合材料，本文研究了酞菁铜齐聚56物（CuPc，100Hz电场频率下介电常数达到10~10）添加偏氟乙烯（PVDF）和偏氟乙烯-三氟乙烯共聚体（P(VDF-TrFE)）电活性高分子基体的复合材料。主要内容包括原材料的合成及其化学改性，复合材料薄膜的制备及其性能表征。简述如下：（1）通过化学改性方法成功将CuPc与聚对氯甲基苯乙烯（PCMS）进行化学接枝得到PCMS-g-CuPc，具有较高接枝率。PCMS-g-CuPc介电性能相对于Cu

2、Pc未发生显著改变。（2）微观观察发现在基体中的PCMS-g-CuPc颗粒尺寸显著减小，大规模团聚现象基本消失，且PCMS-g-CuPc呈“胞”状分散，即PCMS将20nm左右的CuPc包裹在其内部。该结构克服了CuPc在PVDF和P(VDF-TrFE)基体中的分散不均匀和容易聚集成较大的颗粒的不足。（3）通过改善分散体系和降低添加物颗粒尺寸增强了复合材料的界面耦合效应，获得了两类具有高介电常数的复合材料。并且该高分子复合材料介电损耗低于同类未改性CuPc添加基体材料，该复合材料体系的击穿电场和储能密

3、度有一定程度的提高。（4）溶液铸膜法制备的复合材料薄膜底面存在聚合物沉积，导致两层材料结构的存在，且添加体分散不均，一定程度降低了复合材料的介电性能。采用热压膜的方法对复合材料进行处理，材料介电性能得到了进一步的提高。（5）基于逾渗理论，对多壁碳纳米管进行化学改性并与PVDF进行复合，获得了具有良好分散性和介电性能的复合材料。关键词：高介电常数，电活性高分子，偏氟乙烯，偏氟乙烯-三氟乙烯共聚体，复合材料，多壁碳纳米管I高介电常数高分子复合材料研究ABSTRACTHighdielectricconsta

4、ntcopperphthalocyanineoligomer(CuPc,withadielectric56constantof10~10atthefrequencyof100Hz)wassuccessfullygraftedtopolyp-chloromethylstyrene(PCMS),whichshowsastillhighdielectricproperty.Inordertoobtainhigherdielectricconstantandhigherenergystoragedensity

5、material,thischemicallymodifiedPCMS-g-CuPcwasusedtoreinforcePVDFandP(VDF-TrFE)matrix.Theworkincludedsynthesis,modificationofCuPcandpreparation,characterizationofthecomposites,summarizedasfollows:(1)ChemicalgraftingofCuPctoPCMSwasobtainedwithhighgrafting

6、rate.ThedielectricconstantofthismodifiedPCMS-g-CuPcwasstillashighasCuPc.(2)Severalkindsofhighdielectricconstantcompositefilmswereprepared.ThedistributionpropertyofPCMS-g-CuPcinPVDFandP(VDF-TrFE)matrixwasimprovedaccordingtothemicroscopeobservation.Anew“c

7、ell”structurewasseentoo,asthe20nmCuPcparticleswerecoveredbyPCMSchainsinPCMS-g-CuPc.ThenewstructureofPCMS-g-CuPcsolvedtheproblemoflargesizeandseriousconglomerationofCuPcinmatrix.(3)Withamuchimproveddistributionpropertyanddecreasedsizeoffiller,theinterfac

8、ecouplingeffectwasreinforced.ThePCMS-g-CuPc/matrixcompositefilmsshowedincreaseddielectricconstantanddecreaseddielectriclosscomparedwithCuPc/matrixcomposite.Thebreakdownfieldaswellastheelectricenergydensityofthemodifiedcompositewa