纳米Al2O3（AlN）/LDPE复合材料介电性能研究

论文摘要

纳米无机粒子本身具有一系列不同于常规材料的特性,当加入一定量的纳米粒子到聚合物基体中时,不仅可以保留聚合物基体稳定的物理化学特性,还可以带来一系列优异的性能。为了提高聚合物的电气性能,使其在电气设备以及微电子产品的使用性能更加完善,因此本研究以LDPE为基体,向基体内添加不同含量的纳米A12O3/AlN粒子并经过熔融共混的方式制备成纳米复合材料,再在不同的热历史条件下制备出不同规格的试样进行一系列测试。本文为了研究纳米粒子的添加对聚合物基体介电性能的影响,首先利用扫描电子显微镜(SEM)对纳米粒子在聚合物基体中的分散情况进行了表征,再利用差式扫描量热法(DSC)以及X射线衍射仪(XRD)对经不同热历史条件,纳米粒子含量不同的复合材料的结晶情况以及热性能进行了相应表征,并对材料的介电常数、介电损耗、体积电阻率以及击穿场强进行的测试。实验结果表明：纳米粒子可以均匀的以纳米尺度分散在聚合物基体中。纳米粒子添加在LDPE中起到了异相成核剂的作用,使得LDPE的结晶度增大,并且随着纳米填料的增多结晶度增大。复合材料的熔融温度也随着粒子的含量的增大而增大说明复合材料的热性能也随之变的更好。对材料的介电性能的测试结果发现复合材料的介电常数、击穿场强、体积电阻率均随着填料的增加而增大,而介电损耗均很低没有明显变化。而经过不同热历史条件下的复合材料,经冰水淬冷的复合材料由于其冷却速度过快使得结晶不完全,因此较缓慢冷却的复合材料结晶度降低,材料热稳定性下降、介电常数、体积电阻率、击穿场强等均有所下降。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 本课题的研究意义
• 1.3 无机纳米/聚合物复合材料的制备方法概述
• 1.3.1 溶胶-凝胶法
• 1.3.2 共混法
• 1.3.3 原位聚合法
• 1.3.4 插层法
• 1.3.5 本研究选择使用的改性方法及其优势
• 1.4 纳米聚合物复合材料的表征技术
• 1.5 纳米聚合物复合材料的空间电荷概述
• 1.6 纳米复合材料击穿强度的影响因素
• 1.7 空间电荷分布对击穿强度的影响
• 1.8 纳米粒子添加对聚合物体积电阻率的影响
• 1.9 结晶性能对无机纳米颗粒掺杂聚乙烯复合材料介电性能的影响
• 1.10 纳米无机粒子添加对聚合物介电谱的影响
• 1.11 填料-聚合物的界面对介电性能的影响
• 1.12 复合材料的选择和用途
• 1.13 本文的主要研究内容
• 第二章 材料的选择、制备和表征
• 2.1 材料的选择
• 2.1.1 填料的选择
• 2.1.2 基体相的选择
• 2.2 材料的表面改性
• 2.3 复合材料的制备过程
• 2.4 复合材料的表征
• 2O₃（AlN）在LDPE中的分布状况研究'>2.4.1 纳米Al₂O₃（AlN）在LDPE中的分布状况研究
• 2O₃（AlN）/LDPE复合材料热性能及结晶性能表征'>2.4.2 纳米Al₂O₃（AlN）/LDPE复合材料热性能及结晶性能表征
• 2.5 本章小结
• 第三章 纳米无机颗粒掺杂对聚乙烯介电性能的影响研究
• 2O₃掺杂聚乙烯复合材料的介电谱研究'>3.1 纳米Al₂O₃掺杂聚乙烯复合材料的介电谱研究
• 3.1.1 实验步骤
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.2 纳米复合材料的直流击穿强度的研究
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 测试的结果及分析
• 3.3 纳米复合材料的体积电阻率研究
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 测试的结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 作者及导师简介
• 附件