论文部分内容阅读
陶瓷填充聚合物微波介电复合材料因其结合了聚合物基体和介电陶瓷填料两相的优势而具备优异的介电性能、柔韧性以及易于加工成型,因此被广泛应用于微波基板领域。但由于聚合物基体和陶瓷填料间性能差异较大,为了优化复合材料的介电性能,可通过对陶瓷或基体的表面改性增加两相之间的兼容性来实现。本论文分别选用乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂（VTMS）和多巴胺（DA）两类表面改性剂对Ba(Mg1/3Nb2/3)O3（BMN）陶瓷进行表面改性处理,在探讨BMN陶瓷填料填充量对复合材料介电性能影响的基础上,研究表面改性对BMN/PTFE复合材料结构、微观形貌和介电性能的影响,获得两类表面改性剂改性时的最佳添加量和温度,同时探讨其表面改性机理。在BMN陶瓷填充PTFE基复合材料中,复合材料的介电常数随着陶瓷填充量的增加呈先增加后减小的趋势,这是由于BMN陶瓷填料的介电常数比PTFE基体大,随着BMN陶瓷填充量的增加,复合材料的介电常数增加,但填充量出现一个最佳值,超过此最佳填充量,由于复合材料的孔隙率增加,导致介电常数减小;另一方面,随着BMN陶瓷填充量的增加,陶瓷填料与聚合物基体间及陶瓷填料间接触界面的增多,引起界面缺陷增加,进而使复合材料的介电损耗增加。结果表明,BMN陶瓷颗粒的最佳填充量为68 wt%。采用乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂（VTMS）对BMN陶瓷颗粒进行表面改性处理,探讨VTMS的添加量和改性时的温度对复合材料结构与性能的影响。当VTMS添加量为1 wt%时,BMN陶瓷颗粒可完全被其包覆,改善了陶瓷与基体的界面相容性,进而使复合材料介电损耗达到最小。同时,当改性温度为50oС时改性效果最佳,介电损耗可降低至8.8×10-4。值得一提的是,偶联剂的添加量和改性时的温度均不影响复合材料的介电常数。采用多巴胺对BMN陶瓷颗粒进行表面改性处理,探讨多巴胺的添加量和改性时的温度对复合材料结构与性能的影响。同VTMS改性结果相似,复合材料的介电常数不随多巴胺的表面改性而发生显著变化,但却明显影响介电损耗,当多巴胺添加量为1 wt%时改性效果最佳,此时介电损耗最小为2.0×10-3。选取多巴胺的最佳添加量（1 wt%）,以改性时的温度为变量对BMN陶瓷颗粒进行表面改性处理,由于多巴胺自聚合成的聚多巴胺的温度稳定性好,在实验温度范围内（20oС60oС）复合材料的介电常数与介电损耗均不受温度的影响,在较宽的温度范围内都能保持较佳的改性效果。VTMS与多巴胺两类表面改性剂在选择合适的改性条件时均能达到较佳的改性效果,其中经VTMS改性后制备的复合材料表现出更优的介电性能,其介电损耗可降至8.8×10-4。