酒石酸改性BT增强PP复合材料导热与介电性能

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.006

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (4): 30-34.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.04.006

酒石酸改性BT增强PP复合材料导热与介电性能

姚军龙¹(), 王新瑞¹, 胡立¹, 江学良¹, 游峰¹^,², 周敏¹

^1.武汉工程大学材料科学与工程学院，武汉 430200
^2.佛山（华南）新材料研究院，广东佛山 528200

收稿日期:2020-11-02 出版日期:2021-04-26 发布日期:2021-04-21
基金资助:
武汉工程大学第十一届研究生教育创新基金(CX2019079);科技部“科技助力经济2020”重点专项(SQ2020YFF0406126);广东省基础与应用基础研究基金(2019A1515110465)

Tartaric Acid Modified BT to Enhance the Thermal Conductivity and Dielectric Properties of PP Composites

YAO Junlong¹(), WANG Xinrui¹, HU Li¹, JIANG Xueliang¹, YOU Feng¹^,², ZHOU Min¹

^1.School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430200，China
^2.Foshan （Southern China） Institute of for New Materials，Foshan 528200，China

Received:2020-11-02 Online:2021-04-26 Published:2021-04-21
Contact: YAO Junlong E-mail:junlongyao@yahoo.com

摘要/Abstract

摘要：

以酒石酸为改性剂，对钛酸钡（BT）颗粒进行表面改性，制备了聚丙烯（PP）/纳米氧化铝（Al₂O₃）/改性BT系列3相复合材料。通过傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、介电频谱仪、导热分析仪对复合材料的红外光谱、微观形貌、介电性能、导热性能等进行分析表征。结果表明，酒石酸对BT颗粒的表面改性能有效改善BT、Al₂O₃等无机填料与PP聚合物的相容性，进而改善与聚合物基体间的界面连接，促进BT、Al₂O₃等颗粒在PP中的均匀分散，从而同时提升复合材料的导热和介电性能；当PP、BT与Al₂O₃的体积比为5∶4∶1时，改性BT/Al₂O₃/PP 3相复合材料的导热系数由0.90 W/m?K提升至1.24 W/m?K，在100 Hz时的相对介电常数由18提高到21.2，介电损耗同时由0.055降低至0.035，在25～130 ℃的温度区间中，改性后的复合材料介电性能保持优异的温度稳定性，介电常数温度系数为-124×10^?6 ℃^?1，比未改性复合材料的介电常数温度系数降低了62.8 %。

关键词: 酒石酸, 聚丙烯, 钛酸钡, 导热系数, 介电性能

Abstract:

The three?phase composite materials based on polypropylene （PP）， nano-alumina （Al₂O₃） and the bernary barium titanate （BT） modified with tartaric acid were prepared and their structure and performance were characterized by Fourier transform infrared spectrometer， scanning electron microscope， dielectric spectrometer and thermal conductivity analyzer. The results indicated that the surface modification for BT particles effectively improved the compatibility of PP with BT， Al₂O₃ and other inorganic fillers， promoting the uniformity of BT， Al₂O₃ and other particles dispersed in the PP matrix. As a result， the thermal conductivity and dielectric properties of the composites was improved simultaneously. The three-phase composites presented an increase in thermal conductivity from 0.90 to 1.24 at a PP\BT\Al₂O₃ volume ratio of 5\4\1. Their relative dielectric constant at 100 Hz also increased from 18 to 21.2， but their dielectric loss decreased from 0.055 to 0.035. The dielectric properties of composites exhibited a good temperature stability with a dielectric constant?temperature coefficient of -124×10^?6 °C^?1 in the temperature range of 25~130 °C， and their dielectric constant-temperature coefficient decreased by 62.8 % in comparison with the unmodified composites.

Key words: tartaric acid, polypropylene, barium titanate, thermal conductivity, dielectric property

中图分类号:

TQ 325.1⁺4

姚军龙, 王新瑞, 胡立, 江学良, 游峰, 周敏. 酒石酸改性BT增强PP复合材料导热与介电性能[J]. 中国塑料, 2021, 35(4): 30-34.

YAO Junlong, WANG Xinrui, HU Li, JIANG Xueliang, YOU Feng, ZHOU Min. Tartaric Acid Modified BT to Enhance the Thermal Conductivity and Dielectric Properties of PP Composites[J]. China Plastics, 2021, 35(4): 30-34.

图/表 6

图1 酒石酸、BT和改性BT的FTIR谱图

Fig.1 FTIR spectra of tartaric、BT particle and modified BT particle

图2 络合改性过程示意图

Fig.2 Diagram of the complexation

图3 改性前后PP/Al2O3/BT复合材料的微观形貌（×10 000）

Fig.3 SEM of PP/Al2O3/BT composite and modified PP/ Al2O3/BT composite（×10 000）

图4 改性前后PP/Al2O3/BT复合材料在不同填料体积比时的导热系数

Fig.4 Thermal conductivity of PP/Al2O3/BT and modified PP/Al2O3/BT composites with different volume ratio of Al2O3 to BT

图5 改性前后PP/ Al2O3/BT复合材料在室温时不同频率下的介电性能

Fig.5 Dielectric properties of PP/Al2O3/BT and modified PP/Al2O3/BT composites upon different frequencies at room temperature

图6 改性前后PP/ Al2O3/BT复合材料在1 000 Hz时不同温度下的介电性能

Fig.6 Dielectric properties of PP/Al2O3/BT and modified PP/Al2O3/BT composites at different temperature at 1 000 Hz

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Tartaric Acid Modified BT to Enhance the Thermal Conductivity and Dielectric Properties of PP Composites

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