聚合物@钛酸钡复合粒子电响应性能的研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao5playgame
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随着电子工业的发展,钛酸钡(BT)基材料因其高介电常数而被作为研究的热点,尤其是在电流变材料方面的应用越来越广泛。但是BT本身密度较大,易于沉降,严重地限制了它的应用性能。因此,研究者在改性BT方面做了大量工作,其中,BT粒子与高分子聚合物复合的报道较多,但核壳形貌方面的研究却以BT为内核,聚合物为外壳的复合粒子为主,很少有聚合物@钛酸钡的研究课题。基于以上研究现状,本课题组在制备天然高分子和合成高分子核方面做出了一系列成果,制备出了粒径分布较窄,表面光滑,球状规整,分散性好的聚合物微球,但聚合物@BT复合粒子的制备方法还处在探索阶段,主要是由于制备出更小粒径,分布更均匀,晶相更优异的BT粒子较困难以及纳米尺寸粒子易团聚等因素较难克服。本论文首先采用溶剂热合成法制备出了颗粒均匀,粒径约为50 nm的BT粒子,该粒子显示椭球形状,表面光滑,分散性较好,符合作为壳层粒子的要求。随后,参照前期工作,采用乳液聚合法制备出了尺寸相近的(~600nm)三种不同的聚合物微球,分别为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),明胶(Gel)和壳聚糖(CS),通过加入硅烷偶联剂KH570分别对三种粒子进行表面改性,使各个微球表面不同程度地接枝上活性基团。以大尺寸的聚合物微球为内核,小颗粒的BT为外壳,在酸性条件下,通过化学键合作用制备出了包覆完整的聚合物@BT复合粒子。以PMMA@BT复合粒子为研究对象,利用不同的表征手段,如SEM,TEM,偏光显微镜,XRD,FT-IR,CA,TG,阻抗分析仪和动态黏弹分析仪对复合粒子的形貌,晶相,键合作用,亲水性,壳层含量,热稳定性,介电性能以及电响应性能测试,探究壳层含量对复合粒子性能的影响并确定最佳电响应的壳层包覆含量。以PMMA@BT复合粒子的最佳复配比为参考,相继制备出了 Gel@BT和CS@BT复合粒子,并进行形貌结构和性能的对比。通过对比发现,复合粒子具有清晰的核壳结构,但壳层粒子散落在核球表面是不连续的分布;复合粒子的核壳之间均以共价键形式结合,晶相与BT的相比,均保持不变,且依然保持亲水性。当复合粒子 PMMA@BT,Gel@BT 和 CS@BT 的壳层含量分别为 58.14%,53.87%,65.23%时,储能模量增加率分别达到了 21.0%,26.0%和13.0%,说明了以明胶为核,BT为壳的复合粒子的响应性能最好。本论文主要旨在探究聚合物@BT核壳复合粒子最佳壳层包覆含量,在改善BT基材料分散稳定性的基础上,从另一个角度探究了影响复合粒子电响应的因素,为制备出性能更优异电流变材料提供了 一定的依据。
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