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《江西师范大学》 2018年
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聚酰亚胺/β-环糊精复合材料的制备及其性能研究

张春武  
【摘要】:电子信息技术的发展带来了电子信息材料的迅猛发展,介电材料是电子器件中不可缺少的一部分,介电材料发展对电子元器件的发展起到了关键作用。微型化和集成化的制作工序,要求介电材料必须具备高介电常数(或者低的介电常数)、低损耗、高储能,同时能够具有良好的力学性能、环境友好和容易加工成型等特点。聚酰亚胺(PI)是一类性能优异的高分子材料,有着高的热稳定性、耐溶剂性、抗辐射性和较低的介电常数,但是在高介电领域和低介电领域有其局限性,限制了聚酰亚胺的应用。很多研究者通过共混等方法试图提高或降低聚酰亚胺的介电常数,取得了很好的效果。本论文在结合前人研究的基础上将β-环糊精和纳米镍粉引入聚酰亚胺基底材料,对复合材料的性能进行了研究,探究了β-环糊精和纳米镍粉(Ni)对复合材料性能的影响。论文主要分为以下几个部分:(1)以3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(BPDA)、4,4’-联苯二胺(BPA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)为单体,BPDA:BPA:ODA物质的量之比为2:1:1,低温缩聚合成聚酰胺酸(PAA)。配制不同β-环糊精含量的混合溶液,通过流延成型、真空除溶剂、热亚胺化,得到PI/β-环糊精复合膜,并进行了性能测试,结果表明:随着环糊精含量的增加,复合材料的介电常数有较大的提高,而击穿强度变化不大,平均击穿强度为217 MV/m,与纯PI的236 MV/m相比有小幅度的降低;环糊精含量为50 wt%,260?C恒温处理1 h的条件下复合材料的介电常数达到最大值11.47,是纯PI的3倍左右,介电损耗0.10(1000 Hz),断裂伸长率达到了80%以上,较纯PI的50%提高了30%,拉伸强度在100 MPa以上;当环糊精含量为40 wt%时,储能密度达到最大值1.46 J/cm~3,较纯PI的0.78 J/cm~3有较大提高。(2)通过高温一步热处理法制备了聚酰亚胺多孔膜,通过控制β-环糊精的固含量以及热处理温度探究了其对成孔的影响。结果表明:随着β-环糊精含量的提高,在材料的内部逐渐出现了大量孔隙,当环糊精含量为60 wt%的时候最为明显;β-环糊精含量为50 wt%的膜,高温热处理后,其介电常数降至2.8以下,介电损耗在0.03左右,拉伸强度都在100 MPa以上,有较好的力学性能。(3)通过机械共混、流延成型和热亚胺化等步骤制备了一系列不同镍粉含量的PI/β-环糊精/Ni复合膜,探究了β-环糊精和Ni粉对复合材料性能的影响。结果表明:β-环糊精的加入在一定程度上提高了复合材料的介电常数,同时降低了该材料的介电损耗和导电率;当β-环糊精含量为PI的30 wt%时,Ni粉和β-环糊精的最佳比例在1:3~1:4之间;此外,β-环糊精的加入,也提高了PI/Ni复合材料的韧性。
【学位授予单位】:江西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB332

【参考文献】
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