有机/无机双层修饰碳纳米管及其复合材料的制备与介电性能研究
碳纳米管在介电复合材料与吸波材料的制备中有广泛应用。其中以碳纳米管作为填料的聚合物高介电复合材料可作为一种储能材料应用在电容器中。为了获得低损耗、高介电的功能材料，以碳纳米管为中心，构建了有机与无机物双层包覆的同轴核壳结构。这种特殊结构可以有效调控碳纳米管的电导率、提高其在聚合物基体中的分散性，并通过增加界面极化效应提高复合材料的介电常数。具体工作如下: (1)无机物/PANI@MWCNT杂化材料的制备:利用氧化还原法，采用FeCl3，K2Cr2O7，(Ce(NH4)2(NO3)6等多种氧化剂引发苯胺在碳纳米管表面聚合，实现聚苯胺对MWCNTs的第一层包覆改性。然后，通过常温常压沉淀方法直接将反应体系中的金属离子沉积在其表面完成无机纳米颗粒的第二层包覆改性，实现碳纳米管的无机/有机双层包覆改性。 (2)无机物/PANI@MWCNT环氧树脂复合材料的制备:通过利用包覆改性后的碳纳米管与环氧树脂(EP)共混，选用聚醚胺与KH550作为固化剂制备新型复合材料。其中，当填充量增加到30％时，Fe(OH)3/PANI@MWCNTs/Epoxy复合材料的介电常数高达202(1kHz)，介电损耗为0.69。Cr(OH)3/PANI@MWCNTs/Epoxy复合材料的介电常数高达58.9，介电损耗为0.12。CeO2/PANI@MWCNTs/EP复合材料的介电常数高达194.90，而介电损耗只有0.10。 (3)Fe3O4/PANI@MWCNT吸波材料的制备:以FeCl3为氧化剂，利用氧化还原法引发苯胺包覆MWCNTs后，采用原位共沉淀法沉积溶液中的Fe3+与Fe2+，实现Fe3O4与PANI的双层修饰MWCNTs。并将其与石蜡共混进行了吸波测试，其中反射损耗最优的厚度为1.5mm，相应最低损耗出现在15.45GHz处的-15.65dB，低于-10dB的有效反射损耗的频段在14-17.5GHz内。
功能材料;碳纳米管;制备工艺;吸波材料;介电性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
陈广新
2018
中文
TB34
83
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）