钛酸钡/聚酰亚胺纳米复合薄膜的制备与性能研究

摘要

陶瓷/聚合物复合材料结合了陶瓷材料和聚合物材料的优点，是一种很有发展前景的电子材料。通过制备工艺的优化，有望得到机械性能优良、成型工艺简单的高介电复合材料。 本文以具有优良热性能的聚酰亚胺(PI)为基体，将PI与钛酸钡(BT)陶瓷粉进行复合，制备了高温度稳定性的钛酸钡/聚酰亚胺(BT/PI)纳米复合薄膜，并对该复合薄膜的性能进行了详细地表征。主要工作如下： (1)不采用任何的偶联剂或分散剂，分别用溶液混合法和原位聚合法制备BT/PI纳米复合薄膜，并对比两种制备工艺对复合薄膜的介电性能的影响。 (2)研究了原位聚合法制备的BT/PI纳米复合薄膜的微观结构，分析了核壳结构产生的原因，探讨了这种核壳结构对复合薄膜的介电常数和击穿强度的影响。 (3)研究了原位聚合法制备的BT/PI纳米复合薄膜的介电性能的频率依赖性以及介电性能和陶瓷含量的关系，并用线性模型模拟了BT/PI纳米复合薄膜的介电性能和陶瓷含量的关系。 (4)研究了原位聚合法制备的BT/PI纳米复合薄膜的热性能和介电常数的温度依赖性，表明了PI基体的耐温性能对复合材料的整体性能有一定的影响。 (5)研究了不同的亚胺化升温程序对BT/PI纳米复合薄膜的介电性能的影响，得到最佳的亚胺化升温程序，并阐述了该亚胺化升温程序能提高复合材料的介电常数、降低介电损耗的原因。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1电介质及其性能表征

1.1.1电介质的极化

1.1.2性能表征参数

1.2聚合物基高介电复合材料的介电常数的理论模型

1.3高介电常数复合材料的实现途径

1.3.1原材料的选择

1.3.2原材料的改性

1.3.3复合体系的选择

1.3.4复合材料制备工艺

1.3.5成膜工艺

1.4课题的提出及其意义

1.5本论文的主要研究内容

第二章材料的选择、制备和测试的基本方法

2.1材料的选择

2.1.1陶瓷粉体的选择

2.1.2基体相的选择

2.2所选材料的基本性能

2.2.1 BT的介电性能

2.2.2 PI的介电性能

2.3 BT/PI复合薄膜的制备流程

2.4性能测试

2.4.1试验仪器列表

2.4.2介电常数的测试方法

2.4.3击穿强度的测试方法

2.4.4交流电阻率的测试方法

第三章复合工艺对BT/PI纳米复合薄膜介电性能的影响

3.1实验

3.1.1原料的选取

3.1.2样品的制备工艺

3.1.3表征方法

3.2实验结果与讨论

3.2.1 PAA对BT表面的原位改性

3.2.2溶液共混法制得BT/PI纳米复合薄膜的介电性能

3.2.3原位聚合法制得BT/PI纳米复合薄膜的介电性能

3.2.4溶液混合法和原位聚合法的比较

3.3本章小结

第四章原位聚合法制备BT/PI纳米复合薄膜的结构与性能

4.1实验

4.1.1原料的选取

4.1.2样品的制备工艺

4.1.3表征方法

4.2实验结果与讨论

4.2.1 BT/PI纳米复合薄膜的显微结构

4.2.2 BT/PI纳米复合薄膜的界面结构

4.2.3 BT/PI纳米复合薄膜的XRD表征

4.2.4 BT/PI纳米复合薄膜的介电性能

4.2.5 BT/PI纳米复合薄膜的介电常数的线性模拟

4.2.6 BT/PI纳米复合薄膜的耐压性能

4.2.7 BT/PI纳米复合薄膜的耐温性能

4.3本章小结

第五章原位聚合法的工艺优化

5.1实验

5.1.1原位聚合法工艺的优化

5.2实验结果与讨论

5.2.1亚胺化对BT/PI纳米复合薄膜显微结构的影响

5.2.2亚胺化过程对BT/PI纳米复合薄膜介电常数的影响

5.2.3亚胺化过程对BT/PI纳米复合薄膜介电损耗的影响

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

作者简介和攻读硕士学位期间发表的学术论文