【摘要】：隨著電子信息行業(yè)的發(fā)展,電容器在日常生活中有著廣泛且重要的用途。電容器隔膜作為電容器的重要組成部分,其介電性能是決定電容器儲能密度的重要因素。目前雙向拉伸聚丙烯膜(簡稱BOPP)憑借其優(yōu)良的介電性能在電容器隔膜方面占有重要席位。與聚丙烯(簡稱PP)相比,聚丁烯-1(簡稱PB-1)的耐環(huán)境應(yīng)力開裂和抗蠕變性能優(yōu)異,且文獻(xiàn)報道PB-1的介電常數(shù)(約為2.53)高于電工級聚丙烯的介電常數(shù)(2.2左右),但是PB-1膜在電容器領(lǐng)域的研究還未引起廣泛關(guān)注。首先,本文利用實驗室自制的小型聚烯烴雙向拉伸設(shè)備,采用同步雙向拉伸法制備電容器用PB-1薄膜,通過改變拉伸溫度和拉伸速率等關(guān)鍵工藝條件制備一系列PB-1薄膜,探討工藝參數(shù)對薄膜介電性能的影響,摸索出最佳拉伸條件。研究發(fā)現(xiàn),拉伸工藝條件影響薄膜的均勻性和粗糙度,均勻性越好、粗糙度越小,薄膜的介電常數(shù)越大。此外,拉伸工藝參數(shù)影響薄膜的分子鏈取向,取向度越好,介電常數(shù)越大。當(dāng)拉伸溫度為123℃,拉伸速度為40 mm/min時,制備的PB-1薄膜的粗糙度最小且取向度最好,因此其介電常數(shù)最大(可達(dá)4.1左右),介電損耗角的正切值非常低(0.001)。純聚合物的介電常數(shù)一般都較低(10),無法大幅度提高電容量和儲能密度,為了制備高介電常數(shù)的介電材料,可在聚合物中加入導(dǎo)電材料——聚苯胺和碳納米纖維。本文通過熔融共混制備聚苯胺(PANI)含量不同的聚丁烯-1基復(fù)合材料,將制備的復(fù)合材料熱壓成板材,在相同的拉伸條件下制備成薄膜,測其介電性能并與PB-1膜的介電性能進(jìn)行比較,找出滲流閾值。研究發(fā)現(xiàn),PANI/PB-1體系的滲流閾值在4~5 mass%之間,通過對log(σ’)和log(fC-f PANI)線性擬合得到該體系的滲流閾值約為4.11 mass%。當(dāng)PANI添加量為5 mass%時,PANI/PB-1薄膜的介電常數(shù)在100 Hz下可達(dá)147.18,比純PB-1膜的介電常數(shù)顯著提高,這是因為導(dǎo)電粒子的加入使材料內(nèi)部形成大量微電容,因此,介電常數(shù)提高。此外,PANI的加入使得復(fù)合材料的力學(xué)性能變差,而對材料的流變性能影響較小。通過熔融共混方法制備碳納米纖維(CNFs)含量不同的聚丁烯-1基復(fù)合材料,采用上述相同的方法制備成薄膜,測其介電性能并與PB-1膜進(jìn)行比較,找出滲流閾值。研究發(fā)現(xiàn),CNFs/PB-1體系的滲流閾值在5 mass%~6 mass%之間,通過對log(σ’)和log(fC-f CNFs)線性擬合得到該體系的滲流閾值約為5.08 mass%。當(dāng)CNFs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時,CNFs/PB-1薄膜的介電常數(shù)在100 Hz下可達(dá)15.874,明顯高于PB-1膜的介電常數(shù),這是因為導(dǎo)電粒子的加入使材料內(nèi)部形成大量微電容,從而使介電常數(shù)顯著提高。此外,CNFs的加入使得材料的力學(xué)性能變差,而復(fù)合材料的復(fù)數(shù)粘度、儲能模量和損耗模量略有增加。通過熔融共混制備PANI/CNFs/PB-1復(fù)合材料,在相同的條件下制備成薄膜。研究發(fā)現(xiàn),相同導(dǎo)電粒子添加量(4 mass%)下,添加PANI和CNFs混合填料制備的薄膜的電導(dǎo)率已達(dá)到10-5數(shù)量級,而介電常數(shù)小于單獨添加CNFs或PANI的薄膜的介電常數(shù)。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能是兩種導(dǎo)電粒子單獨存在,破壞了基體的物化結(jié)構(gòu),且兩種填料共同作用時降低了體系的滲流閾值。最后對材料的流變性能進(jìn)行了探討,研究發(fā)現(xiàn)添加PANI、CNFs或PANI和CNFs的混合填料對材料的流變性能影響不大,相對來說單獨添加了CNFs的復(fù)合材料的復(fù)數(shù)粘度、儲能模量和損耗模量略大。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是導(dǎo)電粒子的添加量非常少,所以影響不大。材料的復(fù)數(shù)粘度隨頻率的增加而減小,儲能模量和損耗模量隨頻率的增大而增大,損耗因子隨頻率的增大而減小。材料的儲能模量和損耗模量隨溫度的增加而減小,損耗因子隨溫度的增加而增大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ325.15;TB383.2

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本文編號：2259664