2.3耐熱性能分析
稱取10-15mg樣品,用perkin-elmertga7熱分析儀進(jìn)行熱穩(wěn)定性分析.在n2氣氛下,由200℃升溫到600℃,升溫速率是20℃/min.圖3是無機(jī)納米sio2摻雜量不同時復(fù)合材料的熱分解溫度.從測試結(jié)果可知:隨著無機(jī)摻雜量的增加,材料的熱分解溫度呈單調(diào)上升趨勢,當(dāng)無機(jī)納米sio2摻雜2%時,熱分解溫度較摻雜前提高8.1℃.熱分解溫度提高的主要原因是:第一,無機(jī)納米sio2的耐熱性較強(qiáng),增加其在有機(jī)基體中含量,必然增強(qiáng)材料的耐熱性;第二,由于改性后的無機(jī)納米sio2粒子其結(jié)構(gòu)中存在著活性基團(tuán),而在有機(jī)相中也存在著大量的羥基、醚鍵和環(huán)氧基,因此增強(qiáng)了無機(jī)相和有機(jī)相之間活性基團(tuán)的相互作用,改善了與基體樹脂的界面結(jié)合,增加了高聚物斷裂所需要的能量,從而使其耐熱性能增強(qiáng);第三,納米sio2作為無機(jī)物,對環(huán)氧體系來說是引入了剛性粒子,與聚合物鏈形成物理交聯(lián)點,隨著納米粒子sio2粒子的增加,交聯(lián)密度就增加,從而提高復(fù)合材料的耐熱性.
圖3 復(fù)合材料的熱分解溫度曲線
2.4介電性能分析
采用agilent4294a型精密阻抗分析儀測試復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗.測試溫度:室溫;頻率:100hz~100khz.樣品為半徑r=5cm的固化材料,雙面鋪有鋁箔.
圖4是聚合物復(fù)合材料的介電常數(shù)(ε)在不同頻率下隨無機(jī)納米組分摻雜量變化的曲線.從圖4中可以看出,復(fù)合材料在102hz~105hz測試頻率范圍內(nèi),隨著納米粒子摻雜量的增加介電常數(shù)呈上升趨勢,納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時介電常數(shù)最大.當(dāng)納米粒子含量較少時,復(fù)合材料的極化由聚合物基體決定;當(dāng)粒子含量逐漸增加時,粒子和基體的相界面面積增大,在外電場的作用下,電介質(zhì)中的電子或離子在界面處聚集,導(dǎo)致界面極化作用加強(qiáng),復(fù)合材料的介電常數(shù)也增加.此外,分子極性越大,取向極化的貢獻(xiàn)越大,介電常數(shù)也就越大,但介質(zhì)的極化與介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有關(guān),當(dāng)介質(zhì)是交聯(lián)結(jié)構(gòu)時極性基團(tuán)活動取向有困難,因而降低了介電常數(shù),這時分子結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位;當(dāng)頻率逐漸升高時,由于環(huán)氧樹脂固化后交聯(lián)密度較大,分子沿外電場方向轉(zhuǎn)動需克服阻力,取向極化的過程也就需要較長的時間,隨著測試頻率升高界面極化也跟不上頻率的變化,因此共同導(dǎo)致復(fù)合材料的介電常數(shù)降低,但整體降低的趨勢比較緩慢,也就說明此復(fù)合材料在102hz~105hz測試頻率范圍內(nèi)介電常數(shù)隨頻率變化趨于穩(wěn)定,即頻率依賴性小.摻雜材料的介電常數(shù)普遍高于未摻雜材料,這與理論是相符合的. |