氧化铈改性聚丙烯复合材料的介电及力学性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.005

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (6): 19-23.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.06.005

氧化铈改性聚丙烯复合材料的介电及力学性能研究

朱奎霖¹, 吕冲¹, 郭雷¹, 陈艺琳¹, 黄易峰², 赵培琦¹, 江学良¹, 游峰¹()

^1.武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北省等离子体化学与新材料重点实验室，武汉 430205
^2.武汉工程大学邮电与信息工程学院，机械与电气工程学院，武汉 430073

收稿日期:2024-08-19 出版日期:2025-06-26 发布日期:2025-06-20
通讯作者: 游峰（1985-），男，副教授，从事聚合物基复合材料研究，youfeng.mse@wit.edu.cn
E-mail:youfeng.mse@wit.edu.cn

Study on dielectric and mechanical properties of cerium oxide⁃modified polypropylene composites

ZHU Kuilin¹, LYU Chong¹, GUO Lei¹, CHEN Yilin¹, HUANG Yifeng², ZHAO Peiqi¹, JIANG Xueliang¹, YOU Feng¹()

^1.Hubei Key Laboratory of Plasma Chemistry and Advanced Materials，School of Materials Science and Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China
^2.School of Mechanical and Electrical Engineering，College of Post and Telecommunication of WIT，Wuhan 430073，China

Received:2024-08-19 Online:2025-06-26 Published:2025-06-20
Contact: YOU Feng E-mail:youfeng.mse@wit.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

通过氨基功能化处理CeO₂进行改性，引入MAPP作为增容剂，改善其在聚丙烯（PP）基体中的分散性，并引入聚烯烃弹性体（POE）制备NH₂⁃CeO₂/MAPP/PP/POE复合材料，对其介电性能、力学性能进行了研究。结果表明，POE填入量越大，NH₂⁃CeO₂/MAPP/PP/POE复合材料的介电常数会增大，相应的介电损耗也会增大。POE质量分数为11%时，测试频率为1 kHz，NH₂⁃CeO₂/MAPP/PP/POE复合材料的介电常数达到最大值4.23，对应的介电损耗为0.0183，断裂伸长率为66.7%。

关键词: 氧化铈, 聚烯烃弹性体, 聚丙烯, 介电性能, 力学性能

Abstract:

NH₂⁃CeO₂/MAPP/PP/POE composites were synthesized through amino⁃functionalized CeO₂ modification， incorporating maleic anhydride⁃grafted polypropylene （MAPP） as a compatibilizer to improve dispersion within the polypropylene （PP） matrix， and blending with polyolefin elastomer （POE）. The dielectric， thermal， and mechanical properties of the composites were systematically investigated. The results demonstrated that increasing the POE content elevated both the dielectric constant and dielectric loss of the composites. At a test frequency of 1 kHz and a POE mass fraction of 11 %， the NH₂⁃CeO₂/MAPP/PP/POE composite achieved optimal performance with a maximum dielectric constant of 4.23， accompanied by a dielectric loss of 0.0183 and elongation at break of 66.7 %.

Key words: cerium oxide, polyolefin elastomer, polypropylene, dielectric property, mechanical property

中图分类号:

TQ325.1⁺4

朱奎霖, 吕冲, 郭雷, 陈艺琳, 黄易峰, 赵培琦, 江学良, 游峰. 氧化铈改性聚丙烯复合材料的介电及力学性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(6): 19-23.

ZHU Kuilin, LYU Chong, GUO Lei, CHEN Yilin, HUANG Yifeng, ZHAO Peiqi, JIANG Xueliang, YOU Feng. Study on dielectric and mechanical properties of cerium oxide⁃modified polypropylene composites[J]. China Plastics, 2025, 39(6): 19-23.

图/表 8

图1 CeO2与NH2⁃CeO2的FTIR谱图

Fig.1 FTIR spectra of CeO2 and NH2⁃CeO2

图2 NH2⁃CeO2/MAPP/PP复合材料的（a）介电常数和（b）介电损耗

Fig.2 NH2⁃CeO2/MAPP/PP composites （a） dielectric constant and （b） dielectric loss

图3 NH2⁃CeO2/MAPP/PP复合材料的（a）拉伸强度和（b）断裂伸长率

Fig.3 （a）Tensile strength and （b） elongation at break of NH2⁃CeO2/MAPP/PP composites

图4 NH2⁃CeO2/MAPP/PP复合材料的断面形貌

Fig.4 Cross⁃sectional morphologies of NH2⁃CeO2/MAPP/PP/ composites

图5 NH2⁃CeO2/MAPP/PP/POE复合材料的（a）介电常数和（b）介电损耗

Fig.5 NH2⁃CeO2/MAPP/PP/POE composite （a） dielectric constant and （b） dielectric loss

图6 NH2⁃CeO2/MAPP/PP/POE复合材料的（a）拉伸强度和（b）断裂伸长率

Fig.6 （a） Tensile strength and （b） elongation at break of NH2⁃CeO2/MAPP/PP/POE composites

图7 NH2⁃CeO2/MAPP/PP/POE复合材料的断面形貌

Fig.7 Cross⁃sectional morphologies of NH2⁃CeO2/MAPP/PP/POE composites

图8 复合材料的维卡软化点

Fig.8 Vicat softening temperature of composites

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