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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

作　者: 赵凯
导　师: 党智敏
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: PTFE T-ZnO_w 电气性能 阈值电场 热学性能
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 绪论  12-30
  1.1 前言  12
  1.2 PTFE概述  12-23
    1.2.1 PTFE的结构与性能  12-17
    1.2.2 PTFE的改性现状  17-20
    1.2.3 PTFE的成型工艺  20-21
    1.2.4 PTFE的应用  21-22
    1.2.5 PTFE基复合材料的开发  22-23
  1.3 T-ZnOw的研究现状  23-27
    1.3.1 T-ZnOw的特性  23-24
    1.3.2 T-ZnOw在复合材料中的增强作用  24-26
    1.3.3 T-ZnOw在复合材料中的抗静电作用  26-27
  1.4 填料的表面改性研究现状  27-29
  1.5 选题的目的、意义以及主要研究内容  29-30
第二章 复合材料的制备与测试  30-36
  2.1 实验原料的选择  30-32
    2.1.1 基体相的选择  30-31
    2.1.2 填料粒子的选择  31-32
  2.2 实验仪器和设备  32-33
  2.3 实验流程  33
  2.4 材料的制备  33-34
    2.4.1 填料粒子的改性  33-34
    2.4.2 冷压烧结法制备复合材料  34
  2.5 复合材料性能测试  34-36
    2.5.1 KH-570改性效果表征  34
    2.5.2 微观形貌观察  34-35
    2.5.3 电性能测试  35
    2.5.4 热性能测试  35-36
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  36-52
  3.1 前言  36-37
  3.2 结果与讨论  37-49
    3.2.1 填料粒子改性后复合材料的SEM形貌分析  37-38
    3.2.2 T-ZnOw/PTFE复合材料的表征  38-41
    3.2.3 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的介电性能的影响  41-44
    3.2.4 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的抗静电性能的影响  44-47
    3.2.5 T-ZnOw/PTFE复合材料的非线性电导机理分析  47-49
  3.3 本章小结  49-52
第四章 T-ZnOw/PTFE复合材料的热学性能研究  52-58
  4.1 前言  52-53
  4.2 结果与讨论  53-56
    4.2.1 T-ZnOw/PTFE复合材料的DSC分析  53
    4.2.2 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的导热性能的影响  53-55
    4.2.3 T-ZnOw含量对T-ZnOw/PTFE复合材料的热膨胀性能的影响  55-56
  4.3 本章小结  56-58
第五章 结论  58-60
参考文献  60-64
致谢  64-66
研究成果及发表的学术论文  66-68
作者和导师简介  68-69
附录  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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