论文摘要
随着电子、信息等产业的发展,迫切需要介电常数高且易加工的材料。聚醚砜作为一种聚合物基体材料,具有良好加工性能和耐热性能,常被用作有机介电材料,由于介电常数较低,不能满足高介电领域的要求。为了改善聚醚砜材料的介电性能,将之与高介电的无机粒子复合,以期制备出具有良好加工性、耐热性的轻型高介电复合材料。在众多无机粒子中,尤其以钛酸钡（BaTiO3,BT）电子陶瓷最为引人注目,它不但具有相当高的介电常数,而且已作为多层陶瓷电容器的主要介质材料而被广泛使用。因此可以将纳米BT和聚醚砜复合得到耐高温的高介电常数复合材料,基于这种想法,本论文做了以下工作:1、研究纳米BT的表面改性。通过采用非离子型的表面活性剂（聚乙二醇,PEG）和偶联剂（r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,KH570）两种方式对纳米BT进行表面改性,利用正交实验探索两者改性纳米BT的最佳化条件。研究结果表明,采用聚乙二醇（PEG）改性纳米BT时,有机溶剂N-甲基吡咯烷酮比其他极性有机溶剂更利于纳米BT的分散,分子量为20000的PEG且浓度为1.5g/L比其他分子量的PEG在其他浓度时更能促进纳米BT在有机介质中的分散,而BT的浓度和超声时间则分别保持在15g/L和9小时为宜。如果采用KH570改性纳米BT,则应采用以下条件最佳:KH570的用量是BT的质量的8%,溶液的pH值为11.0,干燥的温度和时间分别为120℃、3小时。2、研究纳米BT/聚醚砜复合材料的制备、结构和性能。复合材料的制备采用了溶液共混和水沉淀工艺,通过分析复合材料的结构发现,采用此法制备出的复合材料保持了各组分应有的化学结构和组成。进一步观察复合材料的微观形貌发现,纳米BT在聚合物基体中均匀分散,没有出现明显团聚。以上结果表明,溶液共混和水沉淀工艺是一种很好的合成纳米复合材料的方法。而基于对复合材料的热分析结果表明复合材料的玻璃化温度可达到210℃以上,耐热性能非常好。对于介电性能,主要测试了介电常数和介电损耗两个参数,这两个参数都随复合材料中纳米BT粒子的体积分数增加而增加,当BT的体积分数为25.5%时,复合材料的介电常数可达8.2,介电损耗只有0.025,此时复合材料依然保持良好的加工性能。进一步对介电性能与体积的关系进行了线形拟合,得出相应的数学公式,以此可在一定范围内推断含某体积分数BT复合材料的介电常数和介电损耗值。