张向武[1]2001年在《低熔点合金聚合物基复合材料的制备与性能研究》文中认为与通常的金属相比，低熔点合金具有较低的熔点，在通用聚合物的加工温度窗口能实现固态与液态之间的相变。因此，如果将低熔点合金作为填料，在复合材料的制备和使用过程就能实现刚性粒子和可变形液滴两种存在状态之间的转换，从而赋予低熔点合金聚合物基复合材料许多普通材料所不具备的特殊性能。本文以低熔点的Sn-Pb合金作为填料，试图揭示低熔点合金聚合物基复合材料的制备-结构-性能之间的关系，而研究重点放在电学性能和流变行为上。 在论文的第一部分，主要研究了制备工艺对导电性能的影响，以及导电性能的温度依赖性和压力依赖性。发现球磨法既能防止合金填料在制备过程中的氧化，又能使合金颗粒在聚合物基体中形成偏聚分布，因此制得的复合材料导电性能较好。研究还发现，在合金熔点以下对复合材料进行热压时，合金颗粒在基体中保持原来的偏聚分布，易形成导电网络，故制品导电性能优良；而在合金熔点以上热压，合金聚集体易融合，所得制品的导电性能很差。 通过对低熔点合金聚合物基复合材料电阻率温度依赖性的研究，发现随着基体的不同，复合材料的阻温特性具有很大差别。当基体为无定形聚合物时，如聚苯乙烯（PS），首次发现了一种特殊的正温度系数（PTC）效应。与传统的聚合物基PTC材料不同，该材料的PTC转变不是出现在聚合物基体的熔点或玻璃化转变温度处，而是在合金的熔点附近，这说明该PTC效应具有其独特的热力学和动力学上的原因。在热力学上，低熔点合金与聚合物基体间表面能的差异使得合金颗粒有被基体浸润而呈随机分布的趋势；而在动力学上，合金颗粒从刚性粒子转变为可变形液滴，在基体中的运动能力大大加强，以此实现导电网络的破坏，从而产生了PTC效应。正是这种特殊的PTC效应产生机理，赋予该材料许多传统PTC材料所不具有的特点，如转变陡峭、强度大及不出现负温度系数（NTC）效应等。 当基体为（半）结晶聚合物时，如高密度聚乙烯，复合材料既在聚合物基体熔点又在合金熔点处出现了PTC转变。将这种首次发现的现象称为双正温度系数效应（d-PTC）。由于两个PTC转变的产生机理不同，它们具有不同的性质，如合金含量增加时，聚合物熔点处的PTC强度降低；而合金熔点处的则先升高后降低。此外，本文还通过对合金颗粒进行表面改性，实现了导电结构的稳定化，大大增强了复合材料阻温特性的可重复性，从而使得这一特殊PTC效应的实用化成为可能。 与温度变化相类似，外加压力由于能改变合金颗粒间距，也会使复合材料的导电能力发生变化。研究表明，复合材料的相对电阻随着外压的增大而降低。填料含量和基体模量的增大将减弱复合材料电阻的压力依赖性，而填料粒径和界面势垒高度的的增加将增强电阻的压力依赖性。此外，复合材料的压阻特性还具有时间依赖性。外加压力、填料粒径和基体蠕变的增加都将使复合材料压阻特性时间依赖性变得更严重，而填料含量的增加会减弱压阻特性的时间依赖性。 浙江大学博士论文 为了深入了解复合材料压阻特性的机理，并能从理论上预测材料的压阻性能及其时间依赖性，建立了压力－时间－电阻模型。其中，电阻·压力关系是在考察导电粒子间距随压力变化而变化的规律的基础上得出的；而电阻－时间关系是诅过分析聚合物基体的阑变行为对粒子间距的影响得出的。该模型认为，外加压力、坟料含量、填料粒径和基体模量或蜗变是通过影响粒于间距来实现对压阻特性及其时间依赖性的影响的，其中坝料含量和粒径通过改变粒子间原始间距来影晌间距变化；而外加压力和基体模量或鹰变则直接影响粒子间距变化的难易程度。此外，势垒高皮对压阻特性的影响是返过改变咄流子在复合材料中的传导性能实现的．通过对！1种复合材料体系压阻特性的实验研究和理论预测，发现压力－时间－电阻模型能很好地模拟导电复合材料的压阻特性及其时间依赖性。 在论文的第二部分，首先测试了低熔点合金聚合物基复合材料的静态流变行为。刚性合金粒子会阻刃聚合物链段的运动，因此在合金烙点以下，复合材料的粘度随合金含量的增加而增加，但粘度的捉高只有在合金颗粒形成网络结构后，才表现得比较明显。然而，在合金熔点以上，可变形合金液滴能使聚合物产生滑移，从而降低了复合材料的粘度。此外，由于SruPb合金的烙融，复合材料的粘度与温度关系在合金烙点两侧分别满足Awhenius方程。 低熔点合金的存在形态不仅会改变复合材料的粘性，还会对复合材料的弹性产生一定的影响。虽然，刚性合金粒子和可变形合金液滴都会降低聚合物基体的弹性，但是刚性粒子的降弹作用较可变形液滴明显。复合材料在合金烙点处会发生熔体弹性的突然大幅度升高，但是粘性流动始终是复合材料烙体形变的主要形式． 此外，对低烙点合金聚合物基复合材料动态流变行为的研究表明，复合材料在合金的烙点处会出现一个新的内耗峰；并且合金颗粒以不同的状态出现时，复合材料的动态流变行为具
贺江平, 陈星运, 唐明静, 王宪忠, 芦艾[2]2010年在《低熔点合金/聚合物复合材料的研究进展》文中研究表明低熔点合金/聚合物复合材料是一类新型的功能复合材料。其中的低熔点合金可以在聚合物加工的温度范围内转变为液态,为在加工过程中实现填料的形态转变和导电复合材料中导电通道的设计提供了可能。概述了以低熔点合金为导电填料的导电塑料和导电胶粘剂的研究进展,其中有关低熔点合金在加工过程中的尺寸和形态变化的研究工作值得关注。此外,还概述了低熔点合金/聚合物的流变性质的研究情况。最后指出了研究中存在的问题和有待继续深入研究的方向。
陈刚[3]2014年在《利用塑料加工方法制备超细金属纤维和颗粒的方法及应用》文中指出本论文研究了一种采用塑料加工的方法以及设备制备超细金属纤维和颗粒的方法。通过该方法,只需要使用同一种塑料加工设备就可以制备出超细金属纤维和颗粒两种材料,并得到了导电性能良好的聚合物复合材料。首先,采用熔融共混的方法对低熔点合金(LMPA)在聚合物中的分散状况进行了研究。结果发现,由于熔化的LMPA与聚合物基体的相容性很差,因此很难均匀分散到聚合物中。接着又将微米级的LMPA粉末与不同种类的聚合物通过双螺杆挤出机进行共混,并在随后进行机头拉伸。令人惊奇的是,通过机头拉伸,LMPA的分散状况得到改善,且聚乙烯(PE)基体中的LMPA颗粒倾向于破碎成超细颗粒,而尼龙6和聚乙烯醇(PVA)基体中的LMPA颗粒倾向于变形成超细纤维。采用冷水可溶的PVA作为制备超细金属纤维的聚合物基体,采用PE作为制备超细金属颗粒的聚合物基体,通过双螺杆挤出机将熔点较高的LMPA粉末在低于其熔点的温度填充到熔点较低的聚合物中,紧接着在LMPA熔点附近对聚合物熔体进行机头拉伸,然后将聚合物基体洗去就可以得到超细金属纤维或颗粒。与此同时,也可以得到一些直径更小的甚至达到纳米级金属纤维或颗粒。在整个制备过程中,超细金属纤维和颗粒始终处于聚合物以及溶剂的保护之下,不会受到氧化。由于通过机头拉伸,PE基体中的LMPA颗粒破碎成了更小的颗粒,因此这也为制备导电PE复合材料提供了一种新的途径。首先采用双螺杆挤出机将熔点较高的LMPA粉末在低于其熔点的温度下填充到PE中,随后在LMPA熔点附近对熔体进行机头拉伸。然后采用通过机头拉伸制得的PE/LMPA复合纤维来制备PE/LMPA复合材料。结果发现,采用经过多次机头拉伸以及加入纳米填料的复合纤维制成的复合材料的导电性得到了明显提高,即使所采用的纳米填料是不导电的蒙脱土(MMT)。这是由于LMPA的分散粒径变小,且LMPA分散得更均匀所致。研究结果表明,增加机头拉伸次数以及加入MMT、多壁碳纳米管(MWCNTs)等纳米填料都有利于减小LMPA在PE中的分散粒径。将采用以上方法制备的复合纤维与纳米粉末橡胶(ENP)进行共混制备出全硫化热塑性弹性体(TPVs)。同样可以发现,加入MWCNTs、MMT以后更有利于减小PE基体中的LMPA的分散粒径,并且使制备出的TPVs的导电性得到进一步提高。因此,采用这种新方法有希望制备出具有优良导电性能的PE/LMPA/纳米填料复合材料以及低导电填料含量的导电PE/ENP热塑性弹性体。
叶希望[4]2017年在《抗静电硅橡胶的制备、结构和性能研究》文中提出硅橡胶是一种绝缘性很好的弹性体,当硅橡胶在生产和使用过程中常常会因为摩擦而产生静电,影响了硅橡胶在电子电器行业的应用。为了改善硅橡胶的抗静电性能,本文分别选用离子液体和低熔点合金两种不同类型的抗静电剂。首先,研究了1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM]BF4)两种离子液体对硅橡胶的表面电阻率、体积电阻率、力学性能和透明度的影响,结果表明,添加了[EMIM]BF4的硅橡胶的表面电阻率和体积电阻率更低,经过180℃×2h热处理,MVQ/[EMIM]BF4复合材料仍保持无色透明。研究了[EMIM]BF4的用量对硅橡胶的表面电阻率、体积电阻率和力学性能的影响,结果表明,当[EMIM]BF4的用量为2phr时,硅橡胶的抗静电性能较好,此时硅橡胶/离子液体复合材料的表面电阻率和体积电阻率分别为9.6×109Ω和1.2×1011Ω·cm,拉伸强度和断裂伸长率分别为7.1MPa和515%。通过FT-IR、TGA、SEM、EDS mapping对硅橡胶/离子液体复合材料进行表征,并阐述了其抗静电机理。其次,研究了低熔点合金(SnBi-69)用量对MVQ/SnBi-69复合材料的表面电阻率、体积电阻率、力学性能和透明度的影响,结果表明,当SnBi的用量为3phr时,硅橡胶/低熔点合金复合材料的表面电阻率和体积电阻率分别为1.6×1010Ω、2.2×1011Ω·cm,拉伸强度和断裂伸长率分别为8.2MPa和612%,同时满足了硅橡胶的抗静电性能和力学性能要求。研究了循环拉伸的温度、拉伸应变和拉伸次数对SnBi的长径比,以及对复合材料的电性能和力学性能的影响,结果表明,升高温度,增大拉伸应变和增加循环拉伸次数都可以提高SnBi的长径比,并降低硅橡胶/低熔点合金复合材料的表面电阻率和体积电阻率。此外,研究了SnBi的平均长径比与MVQ/SnBi复合材料的电性能的关系,阐述了MVQ/SnBi复合材料的抗静电机理。
孔祥杰[5]2016年在《铝基自修复合金的制备及其性能研究》文中研究表明自修复合金作为新型的特种功能材料具有独特的自修复特性。本论文针对自修复合金材料制备的难点,以6063系铝合金作为基体,低熔点合金PbSn合金为修复材料,设计并加工了快拆自修复铝基合金铸造模具,优化铝基自修复合金的熔炼铸造工艺,系统研究自修复铝合金的显微组织、力学性能以及修复效果。铝合金基体熔炼主要有以下几个过程,低温阶段缓慢升温,升温至200℃时保温10 min,加入铝合金块并继续加热到760℃,待铝合金熔化后搅拌并保温20 min,可确保合金熔炼充分,浇铸前扒渣使铸造性能优异,成功制备出长宽高为90mm×20 mm×15 mm的自修复铝合金块体。拉伸试验发现自修复铝合金的抗拉强度和屈服强度最大均可以达到原始合金的83.3%左右,合金自修复实验结果表明最大裂纹修复率可达85%,说明合金的自修复效果比较理想。扫描电镜及能谱分析结果显示,修复后基体铝合金与低熔点合金进行了有效扩散和渗透,基体铝合金与低熔点合金具有良好的结合界面。
谈发堂[6]2006年在《银填充导电胶中表面与界面研究》文中研究说明导电胶作为传统铅锡焊料的一种替代品,因具有环境友好、操作温度低、间距细及工艺步骤少等优点,而引起人们的广泛关注。和无铅焊料相比,导电胶具有更好的柔性度,抗蠕变性和能量吸收性。但是,导电胶也有很多缺点,如体电阻率高、接触电阻不稳定和抗冲击性能差等。本文研究了导电粒子的制备与表征、光亮片状银粉的表面行为、导电胶中的界面行为,探讨了提高导电胶的电性能与机械性能的方法。以水合肼为还原剂还原硝酸银溶液制备球形或类球形银粉。研究了反应条件与环境因素如反应物浓度、配比、反应物滴加速度、搅拌速度、反应温度、分散剂用量等对银粉几何形态、性能的影响。优化后的制备工艺为:反应温度为室温,还原剂浓度2.1mol/L,硝酸银浓度0.35 mol/L,滴加时间40分钟,搅拌速度1000rpm,水合肼与硝酸银摩尔比6:1,分散剂PVP与硝酸银的重量比为0.9。通过对还原银粉进行球磨制备光亮片状银粉,研究了球磨液体介质、球磨助剂、球磨时间等对光亮片状银粉的粒径、粒径分布与形貌的影响。实验表明,以水为球磨液体介质、油酸为球磨助剂,球磨48小时能得到质量很好的光亮片状银粉。利用差示扫描热分析法研究了光亮片状银粉被溶剂与醇酸混合溶液处理前后的热性能,利用傅立叶红外光谱对油酸与光亮片状银粉表面进行了表征,利用扫描电镜和能谱分析仪EDAX对被醇酸混合溶液处理前后的片状银粉的表面进行了形貌观察和成份分析。结果表明,球磨后光亮片状银粉表面的油酸不是物理吸附的油酸,而是化学吸附在银粉表面的一层有机润滑层,是油酸和银粉相互作用产生的有机银盐。不同的溶剂与溶液对光亮片状银粉表面的去除效率不同。本研究首次发现,醇酸混合溶液能完全去除光亮片状银粉表面的有机银盐。其去除机理为:醇酸混合溶液中的H+首先和光亮片状银粉表面的有机银盐反应,生成油酸和无机银盐,油酸溶于醇,无机银盐溶于水溶液,直至有机银盐被完全去除为止。光亮片状银粉表面的油酸被完全去除后,在相同银粒子填充量的情况下,能提高导电胶的体电阻率。通过添加偶联剂能改善导电粒子与树脂间的相容性,不同的偶联剂对导电胶性能的影响不同,本研究中添加硅烷偶联剂KH-570能提高导电胶的电导率和剪切强度,而添加钛酸脂偶联剂NDZ-401的导电胶的电导率的变化不大。扫描电镜照片显示添加偶联剂的导电胶的导电粒子与树脂基体间的结合更紧密。导电填料中添加适量的低熔点合金有助于导电胶电导率的提高,导电填料中低熔点合金的最佳含量为20 wt%左右。低熔点合金在导电胶固化阶段熔化,在银粒子间形成冶金连接。
刘静, 潘颐, 张向武[7]2002年在《Sn-Pb合金填充聚合物导电复合材料的PTC效应》文中研究说明通过球磨、热压制备了Sn-Pb/PS,Sn-Pb/HDPE复合材料。研究了复合材料的导电性能。结果证明:Sn-Pb/PS复合材料具有PTC效应,有PTC强度大、转变陡的突出优点;其PTC性能是由填料相变的发生引起的。Sn-Pb/HDPE复合材料具有双PTC效应,两次PTC转变分别由基体和填料在其熔点处发生相变引起的,其PTC强度也有独特之处。
黄耀鹏[8]2009年在《低熔点合金掺杂银粉导电胶的研究》文中指出以甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)和2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)为固化剂和促进剂,通过选用不同种类环氧树脂、添加不同比例的Sn-Bi低熔点合金粉(Low Melting Point Alloy,LMPA)与SF-01片状银粉混合导电填料、液态端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧剂,在不同的工艺条件下,制备出高电气性能的低熔点合金掺杂银粉导电胶(LOW Melting Point Alloy Incorporated Isotropically ConductiveAdhesives,LMPCA)。利用差示扫描量热分析(DSC)确定了合理的LMPCA固化程序,通过扫描电子显微镜(SEM)观察和DSC检测研究了LMPA在LMPCA中的扩散与消耗行为,分析了LMPA与银粉之间形成冶金连接相的成份;利用体积电阻率测试、拉伸剪切强度实验、热条件下体积电阻的变化和85℃/85%RH老化实验等分别对LMPCA导电性能、粘结强度和可靠性能进行了研究,结果表明:(1)LMPCA固化过程中,Sn-Bi共晶合金在树脂基体中熔化扩散并且与银接触发生反应,形成高熔点的Sn-Ag二元或Sn-Ag-Bi叁元化合物。固化程度影响熔融LMPA在树脂基体中的扩散以及与银粉的润湿。为形成更多的冶金连接,要求在LMPA熔化润湿过程中树脂基体固化程度低。当2E4MZ的含量在0.3%-0.5%,低熔点合金与银粉配比m_(LMPA)/m_(Ag)≤20/80,填料总体含量m_(Matrix)/m_(Filler)≥25/75,两步法保温固化,LMPCA中LMPA被消耗的更彻底,形成的高熔点合金与冶金连接也更多,LMPCA体积电阻率低于5×10~(-4)Ω·cm。(2)随着CTBN含量的增加,LMPCA的导电性能变差,拉伸剪切强度有明显提高。CTBN的添加比例为5wt%、10wt%和15wt%,LMPCA的拉伸剪切强度分别为8.86 MPa、9.53 MPa和8.32MPa,整体上呈现先上升后下降的趋势。通过降低填料整体含量与配比对LMPCA的力学性能改善作用不明显。(3)在40℃-200℃变温加热与150℃恒温保温条件下,LMPCA的体积电阻都没有因为残余LMPA的存在而明显上升,导电性能稳定。以混合导电填料配比为m_(LMPA)/m_(Ag)=20/80,采用两步法工艺制备的LMPCA,其内部形成的冶金连接并与Cu衬底界面之间形成了稳定的Ag-Sn-Bi-Cu合金层,在85℃/85%RH条件下具有良好的接触电阻稳定性。
参考文献：
[1]. 低熔点合金聚合物基复合材料的制备与性能研究[D]. 张向武. 浙江大学. 2001
[2]. 低熔点合金/聚合物复合材料的研究进展[J]. 贺江平, 陈星运, 唐明静, 王宪忠, 芦艾. 材料导报. 2010
[3]. 利用塑料加工方法制备超细金属纤维和颗粒的方法及应用[D]. 陈刚. 北京化工大学. 2014
[4]. 抗静电硅橡胶的制备、结构和性能研究[D]. 叶希望. 华南理工大学. 2017
[5]. 铝基自修复合金的制备及其性能研究[D]. 孔祥杰. 中国石油大学(华东). 2016
[6]. 银填充导电胶中表面与界面研究[D]. 谈发堂. 华中科技大学. 2006
[7]. Sn-Pb合金填充聚合物导电复合材料的PTC效应[J]. 刘静, 潘颐, 张向武. 复合材料学报. 2002
[8]. 低熔点合金掺杂银粉导电胶的研究[D]. 黄耀鹏. 中南大学. 2009