超支化聚酯改性纳米BaTiO 3 /环氧树脂复合材料的性能研究
发布时间：2021-11-08 11:56
为进一步提高储能器件的储能特性,人们迫切需要整体性能优异且易加工的高介电常数材料。目前常见的有,以钛酸钡（BaTiO3,BT）为填料、环氧树脂（Epoxy Resin,EP）为基体制成的高介电复合材料,由于其介电损耗较高、且耐击穿性能不强,严重影响了它的使用寿命与适用领域。本文分别用偶联剂、超支化聚酯（Carboxyl-terminated Hyperbranched Polyester,CHBP）协同偶联剂改性BaTiO3,并与环氧树脂相混制成复合材料,研究BaTiO3含量及改性方式对BaTiO3/EP复合材料的电性能与导热性能的影响。首先,通过两种改性方式对BaTiO3粉末进行表面改性,观测其傅立叶红外光谱,对比改性前后官能团变化情况,证明超支化聚酯已成功接枝在BaTiO3表面。然后,制备BaTiO3/EP复合材料,观测两种改性方式的SEM图,分析超支化聚酯改性对复合材料内填料分布特性的影响,得知超支化改性方式能够进一步提升BaTiO3与环氧基体间的相容性,提高分散性,改善团聚缺陷。宏观性能测试实验结果表明,超支化改性BaTi03/EP复合材料的介电常数得到显著提升,在频率为1kH...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电容器的简单模型??
ｍ“８１等人制出了同样属于树枝状高度支化分子的超支化聚苯，但??是由于其内部存在一定缺陷，因而与树枝形聚合物不同，并非是完全对称的结构。所以最??终Ｋｉｍ等人将这种类似却与树枝形聚合物有所不同的聚合物称为超支化聚合物??（ＨｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄＰｏｌｙｍｅｒ，简称ＨＢＰ）。．自从该超支化聚合物被发现以后，该聚合物引起??很多学者的关注６??２．?１．?１超支化聚合物的结构及特点??起支化聚合物是＿种通过缩聚反应使聚合物不断向外生长，最后形成一种三维大分??子的ＡＢｘ型聚合物。如图２－１所示，它具有树枝状结构，而且有高度支化的特性。从化??学角度看，该支化结构可以看成是一种化学键的组合，该组合是以一个核心物质为标芯，??然后向外逐渐延伸出大暈支化单元，最后以官能团作为末端来结束ｆ４９］。超支化聚合物具??有非常明显的反应活性，正：是固为高度支化特性使其末端存有大量的高反应活性官能团，??Ｊｆ：??图２－１超支化聚合物??Ｆｉｇ．?２－１?Ｈｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄ?Ｐｏｌｙｍｅｒ??１３??
行超声搅拌，２ｈ后取出并过滤，??干燥研磨后得到用ＫＨ５５０改性的ＢａＴｉ０３粉末。首先用ＫＨ５５０对ＢａＴｉ０３改性，目的是接??枝易与＇ＣＨＢＰ外围議团反应的氣雜裏团，反应原理如圈所不??（２）?ＣＨＢＰ?接枝纳米?ＢａＴｉ０３??以丙酮为溶剂，加入经ＫＨ５５０改性后的ＢａＴｉ０３粉末，超声搅拌３０ｍｉｎ后得到分散均??匀的溶液；接着开始磁力搅拌，逐步加入〇．５ｗｔ％的ＣＨＢＰ及适暈的对甲苯碛酸，４０ｍｉｎ后??取出，并过滤洗绦掉多余的ＣＨＢＰ，最后千燥、研磨备用＜＜?反应原理如图２－２、２－３所示，??通过接枝ＣＨＢＰ，为纳米ＢａＴｉ０３颗粒表面增添大量的竣基，以达到增强ＢａＴｉ０３与ＥＰ间??反应活性的目的。??＼?ｃ２ｈ５ｏ?＼??ＢａＸ－ＯＨ?｜?Ｂａ４－０．??＋?Ｃ，Ｈ５０—Ｓｉ—（ＣＨ〇）３—ＮＨ，——？?Ｓｉ—（ＣＨ，）３—ＮＨ，??Ｔｉ＾－ＯＨ?｜?ＴｉＶ－Ｏ＾??／?ｃ２ｈ５〇?ｙ??图?２－２?ＫＨ５５０?？文性?ＢａＴｉＣｂ??Ｆｉｇ．?２－２?ＫＨ５５０?Ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ＢａＴｉ０３??ＣＯＯＨＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ??ＣＯＯＨ％＜?ＣＯＯＨ?。隱丫?ＣＯＯＨ??ｃｏｏｈＪ＾＾＾ｃｏｏｈ??ＣＯＯＨ?ｃ〇〇Ｈ?ＣＯＯＨ?Ｔ?ｃＪ〇ｈ??ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ??图２－３?ＢａＴｉ〇３表面接枝ＣＨＢＰ??Ｆｉｇ．?２－３?ＣＨＢＰ?Ｇｒａｆｔｅｄ?ｏｎ?ＢａＴｉ〇３?Ｓｕｒｆａｃｅ??２．?３样品红外表征??ＦＴＩＲ是一种用于表征分子微观特性的测试方法，由于在光谱中特定的谱带对应着特??定的官能团，所以该方法可以检测出样品中所存在的官
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智能配电网可信量测装置高储能密度的电力电容器介质Bi1.5ZnNb1.5O7（BZN）薄膜材料制备[J]. 韩韬,么军,葛荣刚,姜宁,鲁文,葛磊蛟. 电力电容器与无功补偿. 2019(03)
[2]石墨烯/石墨单层涂层织物的电磁性能和力学性能的研究[J]. 刘元军,刘旭琳,张一曲,赵晓明. 纺织科学与工程学报. 2019(02)
[3]超支化聚酯改性纳米SiO2/环氧树脂的介电特性[J]. 杨国清,黎洋,王德意,刘菁,李嘉昕. 电工技术学报. 2019(05)
[4]电力电容器用高储能密度介质材料的研究[J]. 黄贝利,李兆林. 电力电容器与无功补偿. 2018(02)
[5]核壳结构功能颗粒构建策略与聚合物介电/储能特性的关系[J]. 赵航,查俊伟,党智敏. 中国科技论文. 2018(04)
[6]介质击穿与界面区陷阱特性的关联[J]. 谢东日,闵道敏,刘文凤,李盛涛,康文斌,闵超. 高电压技术. 2018(02)
[7]铁电聚合物基纳米复合电介质储能材料研究进展[J]. 查俊伟,郑明胜,党智敏. 高电压技术. 2017(07)
[8]三明治结构聚偏氟乙烯基复合介质的微结构设计及介电特性[J]. 迟庆国,陈辰,张月,张昌海,王暄,雷清泉. 高电压技术. 2017(07)
[9]BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响[J]. 汪蔚,曹万荣,陈婷婷. 复合材料学报. 2018(02)
[10]钛酸钡纳米复合材料制备与性能研究[J]. 韩淑芬,陈伟伟,于洁. 无机盐工业. 2016(12)
博士论文
[1]基于两性离子聚合物超亲水表面的制备及应用研究[D]. 梁邦.中国科学技术大学 2019
[2]介电填料表面处理新方法及其在PVDF基柔性复合介电材料制备中的应用研究[D]. 张先宏.北京化工大学 2016
[3]高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备与性能研究[D]. 谢礼源.上海交通大学 2014
[4]BiFeO3/LDPE纳米复合材料制备及磁场诱导对其介电性能影响研究[D]. 宋伟.哈尔滨理工大学 2013
硕士论文
[1]超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备及其在紫外光固化涂料中的应用[D]. 代倩蓉.上海应用技术大学 2019
[2]PE/OMMT纳米复合电介质结构和介电性能的研究[D]. 李果.山东理工大学 2019
[3]荧光功能硅烷偶联剂标记SiO2及其在硅橡胶中的分散性研究[D]. 陈柯旭.西南科技大学 2019
[4]氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究[D]. 石倩.贵州大学 2019
[5]超支化聚酯改性纳米SiO2/环氧树脂绝缘性能研究[D]. 黎洋.西安理工大学 2018
[6]钛酸钡复合材料的优化改进及介电储能性能研究[D]. 张政.中国石油大学(北京) 2018
[7]界面极化对碳纳米管弹性体复合材料的介电性能影响研究[D]. 姜春宇.北京化工大学 2017
[8]聚合物基半导体纳米复合电介质材料的制备与性能研究[D]. 丁善军.深圳大学 2017
[9]纳米钛酸钡/聚醚砜复合材料的制备及其介电储能研究[D]. 杨罡.吉林大学 2017
[10]钛酸钡纳米复合材料的制备及介电储能的研究[D]. 刘鸿昌.中国石油大学（北京） 2017
本文编号：3483645
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１电容器的简单模型??
ｍ“８１等人制出了同样属于树枝状高度支化分子的超支化聚苯，但??是由于其内部存在一定缺陷，因而与树枝形聚合物不同，并非是完全对称的结构。所以最??终Ｋｉｍ等人将这种类似却与树枝形聚合物有所不同的聚合物称为超支化聚合物??（ＨｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄＰｏｌｙｍｅｒ，简称ＨＢＰ）。．自从该超支化聚合物被发现以后，该聚合物引起??很多学者的关注６??２．?１．?１超支化聚合物的结构及特点??起支化聚合物是＿种通过缩聚反应使聚合物不断向外生长，最后形成一种三维大分??子的ＡＢｘ型聚合物。如图２－１所示，它具有树枝状结构，而且有高度支化的特性。从化??学角度看，该支化结构可以看成是一种化学键的组合，该组合是以一个核心物质为标芯，??然后向外逐渐延伸出大暈支化单元，最后以官能团作为末端来结束ｆ４９］。超支化聚合物具??有非常明显的反应活性，正：是固为高度支化特性使其末端存有大量的高反应活性官能团，??Ｊｆ：??图２－１超支化聚合物??Ｆｉｇ．?２－１?Ｈｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄ?Ｐｏｌｙｍｅｒ??１３??
行超声搅拌，２ｈ后取出并过滤，??干燥研磨后得到用ＫＨ５５０改性的ＢａＴｉ０３粉末。首先用ＫＨ５５０对ＢａＴｉ０３改性，目的是接??枝易与＇ＣＨＢＰ外围議团反应的氣雜裏团，反应原理如圈所不??（２）?ＣＨＢＰ?接枝纳米?ＢａＴｉ０３??以丙酮为溶剂，加入经ＫＨ５５０改性后的ＢａＴｉ０３粉末，超声搅拌３０ｍｉｎ后得到分散均??匀的溶液；接着开始磁力搅拌，逐步加入〇．５ｗｔ％的ＣＨＢＰ及适暈的对甲苯碛酸，４０ｍｉｎ后??取出，并过滤洗绦掉多余的ＣＨＢＰ，最后千燥、研磨备用＜＜?反应原理如图２－２、２－３所示，??通过接枝ＣＨＢＰ，为纳米ＢａＴｉ０３颗粒表面增添大量的竣基，以达到增强ＢａＴｉ０３与ＥＰ间??反应活性的目的。??＼?ｃ２ｈ５ｏ?＼??ＢａＸ－ＯＨ?｜?Ｂａ４－０．??＋?Ｃ，Ｈ５０—Ｓｉ—（ＣＨ〇）３—ＮＨ，——？?Ｓｉ—（ＣＨ，）３—ＮＨ，??Ｔｉ＾－ＯＨ?｜?ＴｉＶ－Ｏ＾??／?ｃ２ｈ５〇?ｙ??图?２－２?ＫＨ５５０?？文性?ＢａＴｉＣｂ??Ｆｉｇ．?２－２?ＫＨ５５０?Ｍｏｄｉｆｉｅｄ?ＢａＴｉ０３??ＣＯＯＨＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ??ＣＯＯＨ％＜?ＣＯＯＨ?。隱丫?ＣＯＯＨ??ｃｏｏｈＪ＾＾＾ｃｏｏｈ??ＣＯＯＨ?ｃ〇〇Ｈ?ＣＯＯＨ?Ｔ?ｃＪ〇ｈ??ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ?ＣＯＯＨ??图２－３?ＢａＴｉ〇３表面接枝ＣＨＢＰ??Ｆｉｇ．?２－３?ＣＨＢＰ?Ｇｒａｆｔｅｄ?ｏｎ?ＢａＴｉ〇３?Ｓｕｒｆａｃｅ??２．?３样品红外表征??ＦＴＩＲ是一种用于表征分子微观特性的测试方法，由于在光谱中特定的谱带对应着特??定的官能团，所以该方法可以检测出样品中所存在的官
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向智能配电网可信量测装置高储能密度的电力电容器介质Bi1.5ZnNb1.5O7（BZN）薄膜材料制备[J]. 韩韬,么军,葛荣刚,姜宁,鲁文,葛磊蛟. 电力电容器与无功补偿. 2019(03)
[2]石墨烯/石墨单层涂层织物的电磁性能和力学性能的研究[J]. 刘元军,刘旭琳,张一曲,赵晓明. 纺织科学与工程学报. 2019(02)
[3]超支化聚酯改性纳米SiO2/环氧树脂的介电特性[J]. 杨国清,黎洋,王德意,刘菁,李嘉昕. 电工技术学报. 2019(05)
[4]电力电容器用高储能密度介质材料的研究[J]. 黄贝利,李兆林. 电力电容器与无功补偿. 2018(02)
[5]核壳结构功能颗粒构建策略与聚合物介电/储能特性的关系[J]. 赵航,查俊伟,党智敏. 中国科技论文. 2018(04)
[6]介质击穿与界面区陷阱特性的关联[J]. 谢东日,闵道敏,刘文凤,李盛涛,康文斌,闵超. 高电压技术. 2018(02)
[7]铁电聚合物基纳米复合电介质储能材料研究进展[J]. 查俊伟,郑明胜,党智敏. 高电压技术. 2017(07)
[8]三明治结构聚偏氟乙烯基复合介质的微结构设计及介电特性[J]. 迟庆国,陈辰,张月,张昌海,王暄,雷清泉. 高电压技术. 2017(07)
[9]BN表面改性对BN/环氧树脂复合材料导热性能的影响[J]. 汪蔚,曹万荣,陈婷婷. 复合材料学报. 2018(02)
[10]钛酸钡纳米复合材料制备与性能研究[J]. 韩淑芬,陈伟伟,于洁. 无机盐工业. 2016(12)
博士论文
[1]基于两性离子聚合物超亲水表面的制备及应用研究[D]. 梁邦.中国科学技术大学 2019
[2]介电填料表面处理新方法及其在PVDF基柔性复合介电材料制备中的应用研究[D]. 张先宏.北京化工大学 2016
[3]高介电聚合物基钛酸钡纳米复合材料的制备与性能研究[D]. 谢礼源.上海交通大学 2014
[4]BiFeO3/LDPE纳米复合材料制备及磁场诱导对其介电性能影响研究[D]. 宋伟.哈尔滨理工大学 2013
硕士论文
[1]超支化聚氨酯丙烯酸酯的制备及其在紫外光固化涂料中的应用[D]. 代倩蓉.上海应用技术大学 2019
[2]PE/OMMT纳米复合电介质结构和介电性能的研究[D]. 李果.山东理工大学 2019
[3]荧光功能硅烷偶联剂标记SiO2及其在硅橡胶中的分散性研究[D]. 陈柯旭.西南科技大学 2019
[4]氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究[D]. 石倩.贵州大学 2019
[5]超支化聚酯改性纳米SiO2/环氧树脂绝缘性能研究[D]. 黎洋.西安理工大学 2018
[6]钛酸钡复合材料的优化改进及介电储能性能研究[D]. 张政.中国石油大学(北京) 2018
[7]界面极化对碳纳米管弹性体复合材料的介电性能影响研究[D]. 姜春宇.北京化工大学 2017
[8]聚合物基半导体纳米复合电介质材料的制备与性能研究[D]. 丁善军.深圳大学 2017
[9]纳米钛酸钡/聚醚砜复合材料的制备及其介电储能研究[D]. 杨罡.吉林大学 2017
[10]钛酸钡纳米复合材料的制备及介电储能的研究[D]. 刘鸿昌.中国石油大学（北京） 2017
本文编号：3483645
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