【摘 要】
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新型纳米复合聚合物基电介质材料因其特有的介电特性,在高压绝缘、热界面材料、传感、吸波、储能、5G通讯等领域有重要应用价值。通过纳米复合电介质的组成和结构设计,可揭示介电性能等物理参数的调控机制,赋予电介质材料更优异的性能。聚酰亚胺（PI）作为一种综合性能优异的电介质材料,因其良好的机械、热和介电性能,成为纳米复合电介质材料研究领域热门基体树脂。聚苯胺（PANI）作为一种性能独特的聚合物材料,具有可
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新型纳米复合聚合物基电介质材料因其特有的介电特性,在高压绝缘、热界面材料、传感、吸波、储能、5G通讯等领域有重要应用价值。通过纳米复合电介质的组成和结构设计,可揭示介电性能等物理参数的调控机制,赋予电介质材料更优异的性能。聚酰亚胺（PI）作为一种综合性能优异的电介质材料,因其良好的机械、热和介电性能,成为纳米复合电介质材料研究领域热门基体树脂。聚苯胺（PANI）作为一种性能独特的聚合物材料,具有可调控的导电性和化学稳定性。采用纳米或微米尺度陶瓷或碳系填料制备聚合物基介电材料是常见的设计策略,而采用导电聚合物作为纳米填料制备聚合物基介电材料的研究相对较少。探究PANI结构调控、亚胺化温度、二次掺杂浓度、含量等因素对PANI/PI复合薄膜介电性能的影响为新型介电材料在潜在领域的应用提供数据和理论支持。本文选择PI作为基体材料,选择电导率可调控的PANI作为纳米填料。采用界面聚合的方法制备PANI纳米纤维,并用十二烷基苯磺酸（DBSA）进行二次掺杂,探究酸掺杂对PANI形貌结构、电导率以及热稳定性的影响。采用溶液共混的方法制备PANI/PAA复合胶液,采用流延法进行铺膜,经过热亚胺化得到PANI/PI复合薄膜,探究亚胺化温度,DBSA二次掺杂PANI的浓度,PANI填料含量对PANI/PI复合薄膜介电性能的影响。研究结果表明:采用界面聚合合成出具有纳米纤维结构的PANI,并且随着脱掺杂和二次掺杂,PANI的纳米纤维结构不发生变化。PANI在PI基体内部有良好的分散性。当PANI/PI复合薄膜的热亚胺化温度为170℃时,复合薄膜既可以保证PANI填料的性能,又能保证薄膜后期的相关测试使用性能。PANI的电导率随着掺杂浓度的增加,呈现先上升后下降的趋势,PANI/PI复合薄膜的介电常数与其具有相同的变化趋势;当PANI用1.0 mol/L的DBSA进行二次掺杂时,该掺杂浓度使PANI-DBSA的电导率具有最大值2.852 S/cm,在10 Hz下,PANI/PI复合薄膜的介电常数为6.5,介电损耗为0.02。随着PANI填料含量的增加,PANI/PI复合薄膜的介电常数呈上升趋势。当PANI填料含量为9 wt%时,复合薄膜的介电常数增长幅度最大,该填料含量为渗流阈值。当PANI填料含量为15 wt%,在10 Hz下,PANI/PI复合薄膜的介电常数为8.8,介电损耗为0.044。
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