碳纳米管功能化改性聚偏氟乙烯介电复合材料的结构及性能

陈林¹，刘虹财¹，严磊¹，郭怡¹，林宏¹，蔺海兰¹，卞军¹，赵新为²

1. 西华大学材料科学与工程学院2. 东京理工大学物理学部新宿区东京162-8601

摘 要：以聚偏氟乙烯（PVDF）为基体材料,再分别以酸化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）和未酸化多壁碳纳米管（MWCNTs）为填料,通过熔融法制备了不同填料含量的MWCNTs-COOH/PVDF及MWCNTs/PVDF介电复合材料。分别采用红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉伸性能测试、电性能测试、差示扫描量热分析（DSC）等方法系统研究了填料含量和碳纳米管酸化前后对复合材料的热性能、力学性能和电性能的影响。XRD测试表明,填料MWCNTs-COOH和MWCNTs的加入促进了PVDF中β晶的生成。力学性能分析表明,MWCNTs-COOH和PVDF形成的界面结合力更强,复合材料的力学强度更高,当MWCNTs-COOH的质量分数为12%时,复合材料的拉伸强度可达64.6 MPa,较纯PVDF提高了24%。介电性能分析表明:未酸化的多壁碳纳米管更容易在PVDF基中构成局部导电网络,促进电子位移极化,提高复合材料的介电常数,并在MWCNTs的质量分数为12%时达到渗流阈值,介电常数达到了286,是纯PVDF的36倍。DSC测试表明,随着填料的增加,介电复合材料的结晶温度、熔融温度和结晶度都相较于纯PVDF得到了提高。

关键词：聚偏氟乙烯(PVDF);多壁碳纳米管(MWCNTs);热性能;力学性能;介电性能;