[发明专利]基于zeta电位研究无机粒子与LDPE复合材料的介电性能的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及复合材料技术领域，尤其是指一种基于zeta电位研究无机粒子与LDPE复合材料的介电性能的方法。

背景技术：

向低密度聚乙烯、环氧树脂或聚酰亚胺等聚合物中添加纳米级别的金属或非金属氧化物，如MgO、SiO₂、ZnO、TiO₂等材料，纳米粒子能提高材料电学性能，如直流传导、电击穿、抑制空间电荷等；机械性能，如弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率等；热性能，如熔融温度、结晶度等。目前对于纳米粒子提升复合材料性能的机理尚不明确，一方面纳米粒子比表面积大，与聚合物之间形成大量的界面，但是不同的纳米粒子对复合材料性能的影响不同，这与纳米粒子本身的特性有关。液体石蜡与低密度聚乙烯分子式类似，纳米粒子液体石蜡悬浮液的本身特性与纳米粒子在低密度聚乙烯中的特性高度一致，采用纳米粒子zeta电位找到与其纳米聚乙烯复合材料介电性能规律。

发明内容：

本发明的目的之一是采用一种新的方法找到纳米粒子与纳米复合材料介电性能之间的内在规律，之二是提供一种稳定性、分散性好的纳米粒子液体石蜡悬浮液的制备方法。

本发明的目的是以如下方式实现的：一种基于zeta电位研究无机粒子与LDPE复合材料的介电性能的方法，其特征在于：

稳定性、分散性好的纳米粒子液体石蜡悬浮液的制备方法，

液体石蜡是一种非水性非极性的液体，纳米粒子表面含有羟基（-OH），有亲水性，与液体石蜡之间的相互作用力小，容易沉淀，难以形成稳定的悬浮体系。选择不同的偶联剂对纳米粒子进行表面处理，能够使纳米粒子由亲水性变成亲油性，悬浮液的稳定性明显提高；

选用纳米粒子粒径50nm的氧化镁和50nm的二氧化硅；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，分子式NH₂(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃，即KH550；γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，分子式CH₂=C(CH₃)COOC₃H₆Si(OCH₃)₃，即KH570；

偶联剂处理纳米粒子的工艺为，将纳米粒子 60—100℃真空干燥10—14h后，取出10g放入250ml三口瓶中，向三口瓶中加入100ml的异丙醇搅拌均匀，放入超声清洗器中，加热到相应温度，并以纳米粒子的质量为基准，加入相应质量比的偶联剂，强力电动搅拌和超声振荡同时进性，时间1h，然后经抽滤、水洗、醇洗；球磨罐球磨一定时间后取出，在80℃下真空干燥24h；

取5.5g纳米粒子，放入120℃真空干燥箱中干燥24h，取320ml液体石蜡放入500ml三口瓶中，将干燥好的纳米粒子加入三口瓶中超声搅拌8h，使液体石蜡与纳米粒子充分混合；根据要求配制不同种类悬浮液；

zeta电位的测量方法，采用电位测试仪，取300ml左右的纳米粒子悬浮液，倒入测试仪的试样槽中，根据试样的粘度调节到适当的频率和转速，当悬浮液混合均匀后，开始进行测试，每分钟记录所检测到的电位值，记录十次，求平均值为所测的zeta电位值；

复合材料制备及性能测试：

一采用RM200转矩流变仪密炼，调整转矩流变仪的温度为150℃，转速为50 rpm，当流变仪的温度稳定到设定值后，取4g乙烯-醋酸乙烯共聚物（14），纳米粒子质量分数根据具体要求添加，物料总量为50g，大约10min后扭矩稳定在10N/m，取出物料即为所需符合材料；

二采用平板硫化机进行试样制备，称取一定量的复合材料于模具中，以两层聚酯膜包覆，用钢板压住物料，温度设定为145℃，压力为10MPa，放入平板硫化机5min后复合材料达到熔融状态，慢慢加压，以防止产生气泡，保压15min后成型，自然冷却到室温取出；

三测试复合材料的介电性能空间电荷、直流击穿场强、电阻率；

最后找出zeta电位与复合材料介电性能之间的规律。

本发明的有益效果是：通过基于zeta电位研究无机粒子与LDPE复合材料的介电性能的方法，可以制备出稳定性、分散性好的纳米粒子液体石蜡悬浮液，同时可以非常好的测试出zeta电位与复合材料介电性能之间的规律，操作起来简单明了，测试规律适合推广实践使用。

附图说明：

图1氧化镁空间电荷分布图；