四针状氧化锌晶须填充聚四氟乙烯复合材料的制备和性能研究

论文摘要

聚四氟乙烯（PTFE）具有优良的化学稳定性、耐高温性、低摩擦系数、介电频谱和温谱稳定性以及优异的电气绝缘性能,被广泛应用于航空和电气等领域。本文以聚四氟乙烯（PTFE）为基体,用四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）为填料,采用冷压烧结的成型工艺制备了四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）／聚四氟乙烯（PTFE）复合材料,对复合材料的微观形态,电气性能和热学性能进行了系统的研究。主要进行了以下几个方面的研究工作：（1）采用硅烷偶联剂（KH-570）对T-ZnOw进行表面改性,研究了改性后的T-ZnOw填料在基体PTFE中的分散行为,并对其T-ZnOw/PTFE复合材料进行了FT-IR、XRD表征。硅烷偶联剂（KH-570）能够在填料和基体间起到联接作用,能有效改善两者间的结合性。（2）通过T-ZnOw填料填充PTFE基体,研究了T-ZnOw/PTFE复合材料的微观形态结构以及T-ZnOw填料含量对复合材料电气性能的影响。结果表明随着T-ZnOw填料含量的增加,T-ZnOw/PTFE复合材料的介电常数增加,绝缘电阻率和击穿强度均降低,电流密度-电场强度（J-E）曲线对应的阈值电场降低,并且电流密度-电场强度（J-E）曲线表现出非线性特性,并初步探讨了非线性电导机理。（3）同时研究了T-ZnOw填料含量对复合材料热性能的影响。研究结果表明随着T-ZnOw填料含量的增加,T-ZnOw/PTFE复合材料的导热系数增加且当T-ZnOw填料含量为30wt%时,复合材料的导热系数比纯PTFE增加了一倍；此外T-ZnOw/PTFE复合材料的热膨胀系数随T-ZnOw填料含量的增加而降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 PTFE概述
• 1.2.1 PTFE的结构与性能
• 1.2.2 PTFE的改性现状
• 1.2.3 PTFE的成型工艺
• 1.2.4 PTFE的应用
• 1.2.5 PTFE基复合材料的开发
• 1.3 T-ZnOw的研究现状
• 1.3.1 T-ZnOw的特性
• 1.3.2 T-ZnOw在复合材料中的增强作用
• 1.3.3 T-ZnOw在复合材料中的抗静电作用
• 1.4 填料的表面改性研究现状
• 1.5 选题的目的、意义以及主要研究内容
• 第二章 复合材料的制备与测试
• 2.1 实验原料的选择
• 2.1.1 基体相的选择
• 2.1.2 填料粒子的选择
• 2.2 实验仪器和设备
• 2.3 实验流程
• 2.4 材料的制备
• 2.4.1 填料粒子的改性
• 2.4.2 冷压烧结法制备复合材料
• 2.5 复合材料性能测试
• 2.5.1 KH-570改性效果表征
• 2.5.2 微观形貌观察
• 2.5.3 电性能测试
• 2.5.4 热性能测试
• 第三章 T-ZnOw/PTFE复合材料的电学性能研究及非线性电导率的机理初步分析
• 3.1 前言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 填料粒子改性后复合材料的SEM形貌分析
• 3.2.2 T-ZnOw/PTFE复合材料的表征
• 3.2.3 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的介电性能的影响
• 3.2.4 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的抗静电性能的影响
• 3.2.5 T-ZnOw/PTFE复合材料的非线性电导机理分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 T-ZnOw/PTFE复合材料的热学性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 T-ZnOw/PTFE复合材料的DSC分析
• 4.2.2 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的导热性能的影响
• 4.2.3 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的热膨胀性能的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附录