检索结果-南通市图书馆

作者：何嘉华天津科技大学

学位级别：硕士

进入21世纪以来,5G迅猛发展对低介电材料提出了更高要求,而拥有高模量、高强度、热稳定性好、低介电等优点的梯形聚合物则成为人们研究的重点。本文以制备低介电、高强度和高选择透过性聚合物薄膜材料为目标,围绕半梯形聚苯噁唑和梯形... 详细信息

进入21世纪以来,5G迅猛发展对低介电材料提出了更高要求,而拥有高模量、高强度、热稳定性好、低介电等优点的梯形聚合物则成为人们研究的重点。本文以制备低介电、高强度和高选择透过性聚合物薄膜材料为目标,围绕半梯形聚苯噁唑和梯形聚苯并噁嗪开展了如下研究。(1)半梯形聚苯并噁唑(PBO)材料的合成与性能表征。改进传统聚合工艺,合成了九种PBO薄膜材料(PBO 1-9),利用ATR、XRD和SEM对PBO薄膜材料结构进行表征,通过微机控制电子试验机、热重分析仪、气体渗透仪和高频介电测试仪进行了相关性能测试。研究发现,在这九种薄膜材料中,以2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(6FAP)为A单体、对苯二甲酰氯(TPC)为B单体合成的PBO-1;以2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷(6FAP)为A单体、对苯二甲酰氯(TPC)、间苯二甲酰氯(IPC)为B单体合成的PBO-2,显示出了相对均衡的性能。PBO-1拉伸强度可达146.821 MPa,弹性模量5.330 GPa,断裂伸长率为4.444%;PBO-2拉伸强度为118.264 MPa,断裂伸长率为9.741%,弹性模量为1.890 GPa。PBO-1的玻璃化转变温度为351.80℃,热失重温度为531.80℃;PBO-2的玻璃化转变温度为354.00℃,热失重温度为520.85℃。PBO-1在1 GHz下介电常数为2.847,介电损耗为3.670×10,在10 GHz下介电常数低至2.749,介电损耗为4.920×10;PBO-2在1GHz下介电常数2.942,介电损耗为3.830×10,在10 GHz下介电常数为2.980,介电损耗增长为1.127×10。气体渗透研究发现PBO-1对于甲烷和二氧化碳气体的选择透过性较好,初步研究表明其可用作沼气分离中空纤维膜材料。其亦可用于5G天线罩材料和5G终端天线材料。(2)梯形聚苯并噁嗪(CLP)聚合物的合成与性能表征。以二氨基苯二酚类分子为A单体、苯醌类化合物为B单体合成四种苯并噁嗪基共轭梯形聚合物(CLP 1-4),利用FTIR和XRD进行结构表征。选用性能最为均衡的CLP-1聚合物与过渡族金属进行水热反应实现金属掺杂,以提升其气体检测性能。制备气体传感器件,利用电化学工作站和气体检测仪测试气体传感器件的硫化氢检测性能,初步探索其作为硫化氢气体检测核心传感材料的应用。

关键词：聚苯并噁唑聚苯并噁嗪低介电选择透过性高强度硫化氢检测

主链含双层笼型倍半硅氧烷结构聚芳醚砜杂化材料的分子设计、合成及性能研究

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主链含双层笼型倍半硅氧烷结构聚芳醚砜杂化材料的分子设计、合成...

作者：张卫海吉林大学

学位级别：硕士

聚芳醚砜是一类分子主链上含有芳香基和砜基的非结晶性热塑性工程塑料，因其具有优异的热性能以及机械性能，已广泛应用于汽车、宇航、微电子等领域。对聚芳醚砜进行改性一直是近年来研究高性能工程材料的重点领域。笼型倍半硅氧烷是一... 详细信息

聚芳醚砜是一类分子主链上含有芳香基和砜基的非结晶性热塑性工程塑料，因其具有优异的热性能以及机械性能，已广泛应用于汽车、宇航、微电子等领域。对聚芳醚砜进行改性一直是近年来研究高性能工程材料的重点领域。笼型倍半硅氧烷是一类具有规整Si-O-Si骨架结构，具有特殊固有属性的一类有机无机杂化纳米材料。从分子设计角度将纳米尺寸笼型倍半硅氧烷引入聚芳醚砜主链，对改善聚芳醚砜材料的疏水、介电等性能提供了一个崭新的设计思路。为此，本论文设计合成了一种具有双羟基封端的笼型倍半硅氧烷单体，在路易斯碱做催化剂的条件下与氟砜反应，采用三元共聚的方法，并通过改变笼型倍半硅氧烷单体的摩尔百分含量，合成了一系列含双层笼型倍半硅氧烷结构的聚芳醚砜/笼型倍半硅氧烷杂化材料;通过将含氟二酚单体与笼型倍半硅氧烷单体共聚的方法，将氟、硅元素同时引入聚芳醚砜主链，讨论了氟硅协同作用对于聚合物介电和疏水性能的影响。结果表明，将笼型倍半硅氧烷引入到聚芳醚砜主链对材料的疏水、介电性能具有显著的改善作用。

关键词：聚芳醚砜笼型倍半硅氧烷有机无机杂化低介电疏水

PI纤维/混合环氧复合材料的制备及性能研究

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PI纤维/混合环氧复合材料的制备及性能研究

作者：吴赵盛北京化工大学

学位级别：硕士

低介电复合材料是由低介电的树脂和增强纤维复合而成的,在透波领域有重要应用。轻质低介电复合材料则是飞行器上的结构功能一体化复合材料的首选。以甲基纳迪克酸酐固化的环氧具有较低的介电常数,同时聚酸亚胺纤维(PIF)也具有优异的低... 详细信息

低介电复合材料是由低介电的树脂和增强纤维复合而成的,在透波领域有重要应用。轻质低介电复合材料则是飞行器上的结构功能一体化复合材料的首选。以甲基纳迪克酸酐固化的环氧具有较低的介电常数,同时聚酸亚胺纤维(PIF)也具有优异的低介电性能;二者复合后可作为轻质低介电复合材料。本文把PIF与DGEBA/MNA复合制备了复合材料,并对树脂进行了进一步改性,改善了复合材料的力学性能和介电性能。论文主要研究内容如下:(1)用湿法(溶剂法)缠绕工艺制备了预浸料,进而把预浸料铺层后用模压成型工艺制备了复合材料层板。优化了缠绕工艺,最终确定树脂与溶剂丙酮质量比为1:1,卷轴速度30ppm,丝杠速度25mm/min;以此工艺制得预浸料含胶量为57%,单层厚为0.22mm。通过DSC和旋转流变仪优化了模压工艺。固化工艺分为四段:分别在100℃、120℃、135℃、180℃固化2h;加压工艺为:升温前预加压至1MPa,温度升至90℃后加压到3MPa,固化和冷却过程中保持3MPa直至室温。(2)研究了 PIF体积分数对复合材料力学性能的影响。当PI纤维体积分数为60%时,复合材料具有较优的力学性能,单向板的层间剪切强度为39MPa、拉伸强度为1.44GPa、拉伸模量为67GPa、压缩强度为239MPa、压缩模量为60GPa、弯曲强度为661MPa。(3)针对DGEBA/MNA体系,分别用PIF和K29芳纶在相同工艺条件下制备了复合材料并比较了复材的性能。发现PIF增强复合材料的性能(力学性能、介电性能、耐热性能)均优于芳纶增强复合材料。(4)研究了四官能度环氧(EC4)添加对环氧固化物和PIF环氧复合材料性能的影响。添加3%wt的EC4后,环氧固化物的拉伸强度提升了 7%至92MPa,同时低介电性能也有改善。以此改性树脂为基础制备的PIF复合材料的层间剪切性能明显改善,较未改性体系提升了 12.8%至44MPa,而且低介电性能也有提升。(5)用EC4和含氟环氧(FDE)一起对DGEBA/MNA环氧体系和PIF增强的DGEBA/MNA复材进行了改性。添加3%wt的EC4和10%wt FDE后,环氧固化物力学性能基本保持不变,介电常数从3.91下降至3.72。以此体系为基础制备的PIF复合材料,其层间剪切性能明显改善,较未改性体系提升34%到53MPa,且介电常数从3.49下降3.22。(6)上浆剂处理能有效改善纤维界面性能。当上浆量为1%左右时,界面剪切强度可以从30.2MPa提升至50.2MPa。

关键词：四官能环氧溶剂法聚酰亚胺纤维含氟环氧复合材料力学性能低介电上浆剂

基于COF自组装的PBO纤维表面改性及其复合材料界面和透波性能研究

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基于COF自组装的PBO纤维表面改性及其复合材料界面和透波性能研究

作者：张煊北京化工大学

学位级别：硕士

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维化学惰性的光滑表面,导致其与树脂基体之间具有差的界面相容性和强的界面极化效应,限制了复合材料在透波领域的应用和发展。因此纤维表面改性对于提升复合材料的界面结合和透波性能尤为关键。基于碳纤维π-... 详细信息

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维化学惰性的光滑表面,导致其与树脂基体之间具有差的界面相容性和强的界面极化效应,限制了复合材料在透波领域的应用和发展。因此纤维表面改性对于提升复合材料的界面结合和透波性能尤为关键。基于碳纤维π-π共轭结构的非共价组装改性,本文提出了以三种不同维度共价有机框架(A-COF、BCOF和M-COF)材料非共价组装改性PBO纤维的方法,开展了不同维度COF材料在PBO纤维表面组装过程和机理研究,以及其构筑的界面相对复合材料界面相容性和低介电性能影响的研究,实现了复合材料界面性能和宽频范围内透波性能的同步增强。(1)通过分子结构设计制备了三种不同维度的COF材料:2D COF(A-COF、B-COF)和3D COF(M-COF),研究了三种COF的物化特性。证明了三种COF均具有较高的比表面积和孔隙率。其中2D COF呈现较强的结晶峰,微观结构呈片层堆积形成的珊瑚状结构;而3D COF的结晶性较差,呈现不规则的纳米颗粒状聚集体。(2)将三种COF通过原位生长的方式组装到Pristine PBO纤维表面,制备了A-COF@PBO-(24h,48h,72h)、B-COF@PBO-(24h,48h,72h)和M-COF@PBO-(24h,48h,72h)纤维。其中组装时间为24 h和48 h的改性纤维用来研究COF在纤维表面生长过程的物化特性和组装机制。与Pristine PBO纤维相比,A-COF@PBO-72h、B-COF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h三种纤维表面粗糙度和表面能均得到提升。其中2D COF在纤维表面的组装-生长过程驱动力为π-π作用与共价键作用的协同作用。而3D COF在纤维表面的组装过程驱动力为π-π作用,而生长过程驱动力以共价键作用为主。(3)分别制备了Pristine PBO、A-COF@PBO-72h、B-COF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h纤维束丝、单丝和单向复合材料,评价复合材料界面性能和断面的微观形貌,以及在宽频率范围内(1 MHz-20MHz和12.4 GHz-18 GHz)的介电性能。与Pristine PBO纤维复合材料相比,A-COF@PBO-72h、B-COF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h纤维复合材料的TFBT和IFSS强度均得到提升,并提出了不同维度COF改性纤维的界面增强机理:2D COF的纳米颗粒通过铆钉作用有效增加了裂纹传播的路径和能量耗散,3D COF纳米颗粒在纤维表面堆积形成的孔结构与树脂基体形成具有强机械啮合作用的交联互锁结构。与Pristine PBO纤维复合材料相比,A-COF@PBO-72h、BCOF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h纤维复合材料的透波性能在宽频范围内均得到提升,提出透波增强机理:虽然2D COF存在一定的层间电子流动,但是界面极化效应的减弱和单位体积内极化分子数的减少,实现了复合材料透波性能的提升。

关键词： PBO纤维透波复合材料 COF 非共价组装界面相容低介电

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PBO纳米纤维膜的制备、性能及应用

PBO纳米纤维膜的制备、性能及应用

作者：郝荣荣东华大学

学位级别：硕士

聚苯并噁唑（PBO）类聚合物因其高强高模、耐高温、阻燃性能好等优点而得到广泛关注，除了日本东洋纺已经商品化的PBO高性能纤维(Zylon)以外，各国研究者们也在不断开发它在各个领域中的潜在应用。聚苯并噁唑（PBO）纳米纤维膜可通过将... 详细信息

聚苯并噁唑（PBO）类聚合物因其高强高模、耐高温、阻燃性能好等优点而得到广泛关注，除了日本东洋纺已经商品化的PBO高性能纤维(Zylon)以外，各国研究者们也在不断开发它在各个领域中的潜在应用。聚苯并噁唑（PBO）纳米纤维膜可通过将前驱体聚酰亚胺（PHA）溶解后，经过静电纺丝以及高温热环化制备得到。本论文从前驱体聚合物的合成出发，成功地合成了BisAPAF-ICPHA聚合物，进一步制备出具有优异热稳定性、机械性能、耐溶剂、耐阻燃性的新型PBO纳米纤维膜，对其结构、热稳定性、力学性能、介电性能等进行了分析与表征，并探讨了其在质子交换膜领域的应用。主要研究内容如下：1.设计并合成了聚酰亚胺（PHA）。以2,2-双（3-氨基-4-羟基苯基）六氟丙烷（BisAPAF）和间苯二甲酰氯（IC）两种组分通过缩聚反应合成了PHA;通过红外光谱（FT-IR）、核磁共振-氢谱（1H NMR）等表征手段对所制备的PHA进行了详细的表征，证实了PHA聚合物的结构;所合成的PHA聚合物具有较高的分子量，其特性粘度为0.33dL/g，能满足纺丝要求。2.通过静电纺丝和高温热环化成功制备了PBO纳米纤维膜。将纺丝得到的PHA纤维膜在马弗炉中热环化，制得了尺寸均匀的PBO纳米纤维膜。FT-IR分析表明PHA聚合物成功转变为PBO;PBO纳米纤维膜具有优良的机械性能和热稳定性能：加入MWCNTs掺杂后的PBO膜的拉伸强度最高可达35.77MPa，杨氏模量达到1.11GPa;TGA分析表明PBO膜在氮气中的热分解温度在550℃以上。同时它又不溶于乙醇、丙酮、氯仿和大部分酸溶液等传统溶剂，具有耐常规溶剂的性能。3.研究了PBO纳米纤维膜的介电性能。实验制得的PBO纤维膜含有氟原子且具有层状多孔结构，而这正是降低材料介电常数的有效方法之一。PBO纳米纤维膜具有较低的介电常数，频率为1MHz-1GHz的测试条件下，ε为3.0左右，添加0.8wt%的MWCNTs后PBO复合纳米纤维膜的介电常数ε达到了1.2，MWCNTs含量为1.0wt%时，介电常数ε最低降低到1.5，说明碳管的填充要超过一定量范围内才能有效改善其介电性能。PBO纳米纤维膜具有较低的介电常数，表明在电子封装领域具有潜在的应用价值。4.制备了PBO与磺化聚苯砜（SPPSU）的复合膜材料，测试并分析比较了商品化Nafion膜、纯SPPSU膜和SPPSU/PBO膜的质子传导性能和直接甲醇燃料电池发电性能。SPPSU/PBO膜在完全水润状态下的质子传导率随温度的增加而提高，在80℃时达到0.15S/cm，媲美商品化的Nafion膜。将SPPSU/PBO膜组装成单池，与Nafion膜进行直接甲醇燃料电池发电性能的比较测试，结果表明，SPPSU/PBO在常温下的最高功率密度只达到9mW/cm2，但仍高于Nafion膜和纯SPPSU的7mW/cm2，而且从SPPSU/PBO的开路电压（800mV）要比Nafion膜和纯SPPSU膜的高，可以看出PBO膜体对其阻醇性能的贡献，阻醇性能明显改善。

关键词：静电纺丝 PBO纳米纤维膜低介电磺化聚苯砜质子传导率直接甲醇发电性能

主链含双夹板结构笼型倍半硅氧烷聚芳醚酮材料的合成及性能研究

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主链含双夹板结构笼型倍半硅氧烷聚芳醚酮材料的合成及性能研究

作者：陈博吉林大学

学位级别：硕士

聚芳醚酮(PAEK),作为一种高性能特种工程塑料,具有优良的耐化学品性,热稳定性,低吸水性,机械/电/绝缘性能,因此被广泛应用于航空航天,电子,核工业等诸多领域。然而,传统的聚芳醚酮由于其结晶度高难以溶于常用有机溶剂与此同时疏水性很差... 详细信息

聚芳醚酮(PAEK),作为一种高性能特种工程塑料,具有优良的耐化学品性,热稳定性,低吸水性,机械/电/绝缘性能,因此被广泛应用于航空航天,电子,核工业等诸多领域。然而,传统的聚芳醚酮由于其结晶度高难以溶于常用有机溶剂与此同时疏水性很差,介电常数(κ=3.3)也有待进一步提高。近年来,为了克服集成电路金属导体线路之间的串扰噪声和信号延迟,满足微电子工业快速发展,迫切需求具有低介电常数聚芳醚酮。据报道,低介电常数的聚芳醚酮可以通过两种方式来实现:一是通过引入大体积侧基和孔洞等增加的摩尔体积;另一种是通过引入低极性基团如含氟基团来降低摩尔极化率。然而,引入非对称取代含氟的基团将导致偶极矩增大,进而导致介电常数的增加。大部分情况下,引入孔洞和大体积侧基而增加的摩尔体积是介电常数下降的主要原因。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS),具无机硅氧框架,外层连有有机基团,可用多种活性基团使其官能化,将其引入到聚合物材料中可大幅度增加聚合物分子的摩尔体积,因而将POSS引入到聚合物材料中是降低介电常数的最有效的方法之一。研究表明,将POSS引入聚合物链末端,作为侧基接枝到主链,或直接引入到聚合物主链和网状聚合物中,都表现出比原有聚合物低的介电常数,除此之外介电常数还可以通过调整POSS含量而改变。此外,将POSS引入聚合物不仅可以降低介电常数也可以提高聚合物的热稳定性、机械性能、阻燃性、抗氧化性和低吸水性等。本文利用含双羟基的POSS(2OH-DDSQ)和三种氟酮合成了一系列主链含POSS的聚芳醚酮材料,DDSQ-PEEK,DDSQ-PEEKK,DDSQ-PEEKDK。研究结果表明,与传统的聚芳醚酮材料相比,将POSS引入到聚芳醚酮主链当中显著降低了聚合物材料的介电常数,提升聚合物材料的疏水性,降低了聚合物材料的吸水性,与此同时聚合物材料也保持了良好的热性能。其中主链含POSS的聚醚醚酮(DDSQ-PEEK)表现出了最低的介电数值为1.95(1MHz),最高的静态疏水角为100°,最低的吸水率为0.19%。总之,DDSQ-PEEK作为低介电材料具有一定的应用前景。

关键词：聚芳醚酮疏水笼型倍半硅氧烷低介电

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聚酰亚胺气凝胶及其杂化气凝胶的制备与研究

聚酰亚胺气凝胶及其杂化气凝胶的制备与研究

作者：王雅楠北京化工大学

学位级别：硕士

碳纳米材料由于质轻、高比表面积等优异性能,吸引了越来越多研究者的关注。然而,目前报道的大部分碳纳米气凝胶存在脆性大,经历循环压缩或较大形变时,易产生永久形变等问题。提升碳纳米气凝胶弹性和稳健性的一大重要而有效的方法就是以... 详细信息

碳纳米材料由于质轻、高比表面积等优异性能,吸引了越来越多研究者的关注。然而,目前报道的大部分碳纳米气凝胶存在脆性大,经历循环压缩或较大形变时,易产生永久形变等问题。提升碳纳米气凝胶弹性和稳健性的一大重要而有效的方法就是以具有优异机械性能的聚合物作为骨架,构筑三维聚合物基纳米复合气凝胶。在本研究中,我们以高性能聚酰亚胺为基体,采用两步法,利用官能化碳纳米管或磺化石墨烯上的官能团与聚酰胺酸分子之间产生强的相互作用,自组装形成纳米复合气凝胶。其中,聚酰亚胺基体构筑了气凝胶的骨架,赋予了气凝胶超弹性和稳健性。官能化碳纳米管/磺化石墨烯通过物理超声分散得到水分散液,进而与聚酰胺酸搅拌混匀、冷冻干燥、热环化处理,分别得到羧基化碳纳米管(-COOHMWNTs)/聚酰亚胺(PI)纳米复合气凝胶、羟基化碳纳米管(-OHMWNTs)/聚酰亚胺(PI)纳米复合气凝胶和磺化石墨烯(S-GN)/聚酰亚胺(PI)纳米复合气凝胶三个复合体系。就-COOHMWNTs/PI纳米复合气凝胶、-OHMWNTs/PI纳米复合气凝胶两个体系而言。热环化过程中,体系中官能化碳纳米管脱去官能团,导电性能大幅提升。同时,MWNTs的加入使得气凝胶的热收缩显著降低。通过对气凝胶压缩-回复曲线、循环压缩-回复曲线、应变-电阻变化关系的探究,证实所制备的气凝胶具有优异的压缩性能、循环压缩-回复性能以及应变响应性能。对于磺化石墨烯/聚酰亚胺纳米复合气凝胶而言,二维磺化石墨烯的加入能够有效降低热收缩现象的发生,材料孔隙率进一步提高,纳米复合气凝胶的介电常数进一步降低。

关键词：聚酰亚胺官能化碳纳米管压敏性磺化石墨烯低介电

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吡啶嗡盐化合物的合成及其介电性质的研究

吡啶嗡盐化合物的合成及其介电性质的研究

作者：倪春燕苏州大学

学位级别：硕士

随着半导体集成电路技术的不断发展，促进了新材料，新技术的快速进步，也使得半导体产业成长为工业界不容忽视的力量。但随着导线宽度的不断减小、晶体管局部密度的不断上升，电阻-电容（RC）延迟而引起的信号延时、导线间信号干扰以... 详细信息

随着半导体集成电路技术的不断发展，促进了新材料，新技术的快速进步，也使得半导体产业成长为工业界不容忽视的力量。但随着导线宽度的不断减小、晶体管局部密度的不断上升，电阻-电容（RC）延迟而引起的信号延时、导线间信号干扰以及功率耗散等，成为集成电路这项工艺技术发展时一个不可回避的课题。除了采用铜这类低电阻率金属替代铝外，如何降低介质层之间的寄生电容C是降低能耗、线间串扰和互连延迟的首要问题。由于C正比于k（介电常数），采用低介电常数(low k)介质薄膜作金属线间和层间介质以代替传统SiO2介质(k≈4)是非常有效的方法。常用的低介电性能聚合物和多孔材料也存在一些不足，寻找和开发新的低k材料作为介质已成为技术关键。本文研究了分子构型及堆积方式对材料的介电常数的影响，以及两种材料之间的转换。论文的主要工作分为以下三个部分： 1、综述了国内外低介电材料的研究进展，探讨了本体低k材料，掺杂二氧化硅和纳米低k材料这三大类低介电杂化材料的机理及应用，并讨论了现有的降低介电值的有效方法及低介电薄膜的基本制备办法。 2、以溶剂热方法合成了两种堆积方式不同的吡啶嗡盐化合物v-C12H14I2N2(1)和p-C12H14I2N2(2)，通过热重、紫外、变温XRD等手段进行表征，探讨了堆积方式对介电性能的影响，并且通过理论计算解释了相关结果。通过控制条件的变化得到两种材料的相互转化。 3、设计合成四种吡啶嗡盐化合物(化合物3-6)，并对这四个化合物进行了单晶结构的测定分析，表征了它们的红外、元素分析等，确定了它们的结构。通过结构讨论分析四种化合物作为低介电材料的可能性。

关键词：低介电溶剂热吡啶嗡盐异构体转化

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聚酰亚胺纤维增强环氧复合材料的制备及性能

聚酰亚胺纤维增强环氧复合材料的制备及性能

作者：翟洪毅北京化工大学

学位级别：硕士

高性能聚酰亚胺纤维是具有良好力学和介电性能、耐热、耐化学腐蚀、耐辐照的新型有机纤维,十分适合作为轻质透波复合材料的增强体。环氧树脂具有良好的综合性能和加工工艺性,它在固化中的收缩小且成本相对较低,是制作复合材料的最常用... 详细信息

高性能聚酰亚胺纤维是具有良好力学和介电性能、耐热、耐化学腐蚀、耐辐照的新型有机纤维,十分适合作为轻质透波复合材料的增强体。环氧树脂具有良好的综合性能和加工工艺性,它在固化中的收缩小且成本相对较低,是制作复合材料的最常用基体树脂。制备以聚酰亚胺纤维为增强体、以环氧为基体的复合材料对透波复合材料意义重大。论文的研究内容有以下几个方面。1.合成一种含氟环氧FDE,并把它作为低介电改性剂加入到DGEBA/MNA体系中,研究了 FDE添加对固化动力学和性能的影响。研究发现,FDE添加对固化工艺并无明显影响,通过动力学研究确定了合适的固化工艺,即 110℃/2h+130℃/2h+150℃/3h+190℃/1h。当FDE添加量为10wt%DGEBA时,固化物的介电常数大约降低了0.3,抗冲韧性由20 kJ/m2提高到25k J/m2,同时玻璃化转变温度也没有明显降低。2、以S35聚酰亚胺纤维作为增强体,以DGEBA/MNA为基体,用湿法缠绕制备了预浸料,并优化了制备工艺参数。针对湿法中存在的含胶量不均、挥发组分含量高等不足之处,又使用胶膜法制备了预浸料,并对制备工艺参数进行了优化,获得的最佳成膜条件是:在体系中添加3wt%气相Si02为并在85℃预固化60min。热熔预浸机最佳的工艺参数是:热辊温度55℃,热辊压力4 MPa,热辊转速1 rpm。由此制备出的预浸料含胶量均匀、性能稳定,可进行下一步的加压固化。3、把预浸料层叠后用模压机通过加压加热的方式制备出复合材料层板,重点研究了压力大小和加压时机对性能的影响。固化工艺使用树脂的固化工艺:110℃/2h+130℃/2h+150℃/3h+190℃/1h,当升温至80℃时施加4 MPa的压力,并且在固化过程中一直保持压力不变。单向复合材料层板的层间剪切强度、拉伸强度、拉伸模量、压缩强度、压缩模量、弯曲强度和弯曲模量分别为50MPa,1.37GPa,56GPa,234MPa,50.5 GPa,580 MPa,和 50 GPa.4、以DGEBA/MNA为树脂基体,分别以Kevlar29型芳纶纤维和S35聚酰亚胺纤维为增强体制备了复合材料。在同样条件下,聚酰亚胺纤维复合材料的力学性能、介电性能以及耐热性能都优于芳纶纤维复合材料。5、研究了 FDE添加对聚酰亚胺纤维增强复材性能的影响。在DGEBA/MNA体系中加入了 10wt%FDE后,复材的介电常数从3.4降低至3.2,而且力学性能和耐热性能几乎没有降低。

关键词：聚酰亚胺纤维含氟环氧低介电胶膜法预浸料

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聚四氟乙烯导热复合材料的制备与性能研究

聚四氟乙烯导热复合材料的制备与性能研究

作者：陈鸿四川大学

学位级别：硕士

电子封装和热界面材料领域的飞速发展要求复合材料不仅满足高热导率和一定的摩擦性能,还兼备低介电常数和损耗等性能。聚四氟乙烯(PTFE)因其良好的介电性能、摩擦学性能、热稳定性和化学惰性而在电子封装材料领域中受到广泛关注,然而其... 详细信息

电子封装和热界面材料领域的飞速发展要求复合材料不仅满足高热导率和一定的摩擦性能,还兼备低介电常数和损耗等性能。聚四氟乙烯(PTFE)因其良好的介电性能、摩擦学性能、热稳定性和化学惰性而在电子封装材料领域中受到广泛关注,然而其极低的热导率限制了它在该领域的进一步应用。基于此,本研究采用在PTFE基体中掺入球磨-超声-均质法制备的六方氮化硼(h-BN)和氧化铝(AO)两种导热填料这种方法,在保持PTFE优异的介电性能和摩擦性能的同时,大幅度提高PTFE的导热性。然而球磨-超声-均质法的工艺流程较为复杂,获得的h-BN产率低,且填料分散液的稳定性较差。在此基础上,我们采用更为简单高效且填料分散液稳定性较好的微射流高压均质法来继续调控氧化铝的粒径来进一步提升聚四氟乙烯复合材料的导热性能、摩擦学性能和介电性能。此外,本研究也为通过填料复配获得优异的导热性、介电性能和摩擦性能高分子复合材料提供了思路和方法。主要研究结果如下:1.通过在聚四氟乙烯基体中加入h-BN来提高其热导率,发现当添加量为30 vol%时,PTFE复合材料的面外热导率和面内热导率分别由PTFE基体的0.281W/m K和0.355 W/m K提高到1.158 W/m K(基体的4.12倍)和1.842 W/m K(基体的5.19倍),同时却也恶化了PTFE基体的摩擦学性能。这使得其摩擦系数(COF)为0.282,相比PTFE基体(0.198)增加42.22%;也使得其磨损率为14.009×10mmNm,相比PTFE基体(3.048×10mmNm)增加359.62%。为了弥补摩擦性能的损失,还加入了AO颗粒,并且研究了h-BN与AO的填料体积比对PTFE/h-BN/AO复合材料摩擦性能和导热性能的影响。有趣的是,当h-BN与AO的填料体积比例固定为2:1时,填料体积分数为30 vol%杂化填料的PTFE复合材料的摩擦系数为0.240,仅比PTFE基体提高21.32%,磨损率为1.582×10mmNm,反而与PTFE基体相比还降低了48.09%。在保持其极低的摩擦系数和提高其耐磨性能的基础上,该填料含量的PTFE复合材料还能将其面外热导率和面内热导率分别提高到1.503 W/m K和2.193 W/m K,他们分别是PTFE基体的热导率的5.35倍和6.18倍。此外,该填料含量的复合材料在1 MHz时还能保持低介电常数为3.20(基体的1.29倍)和低介电损耗为3.73×10。2.利用微射流高压均质法制备分散稳定性更好的h-BN/AO填料分散液,并且研究微射流高压均质次数对填料分散液稳定性和填料尺寸的影响,然后加入了AO颗粒与h-BN复配,继续深入研究了h-BN和AO的填料比例和填料尺寸对PTFE复合材料导热、摩擦和介电性能的影响。研究结果发现当h-BN和AO的填料体积比为20:10、AO颗粒的平均粒径为0.5μm时,PTFE复合材料的导热性能最佳:面外热导率为1.544 W/m K(基体的5.49倍),面内热导率2.029W/m K(基体的5.72倍);当h-BN和AO的填料体积比为10:20、AO颗粒的平均粒径为0.5μm时,PTFE复合材料的摩擦学性能最佳:摩擦系数(COF)为0.223(基体的1.13倍),磨损率为1.419×10mmNm(基体的0.47倍);当h-BN和AO的填料体积比为25:5、AO颗粒的平均粒径为0.5μm时,PTFE复合材料的介电性能最佳:介电常数为3.38(基体的1.36倍)和介电损耗9.63×10(在1MHz时)。

关键词： PTFE复合材料填料比例填料尺寸高导热高耐磨低介电