吴刚[1]2004年在《填充类导电复合材料结构与动态粘弹行为研究》文中研究说明聚合物基导电复合材料的电性能不仅与材料的化学组成和结构相关，在很大程度上还取决与材料加工制备以及应用过程中外场刺激对其聚集态结构的影响。本论文选择炭黑(CB)填充高密度聚乙烯(HDPE)为主要研究对象，以动态流变方法为主要研究手段，通过对填充类导电复合材料动态粘弹行为的系统研究，建立复合材料电性能与粘弹特征间的关联，探索温度外场下复合体系聚集态结构形成与演化的微观机制。 1．利用小应变、低ω条件下动态流变方法对材料形态结构变化的敏感响应，研究了HDPE熔体在200℃的动态流变行为，并比较了空气、氮气以及加入抗氧剂B215下体系动态粘弹行为的差异。发现在空气环境中，HDPE在低ω区域出现特征粘弹行为。随着测试前热处理时间的延长，动态储能模量(G’)明显增加，在低ω区域logG’-logω关系呈现平台特征。同时损耗角正切(tanδ)降低并呈现极大值。在氮气环境中，上述特征粘弹行为存在但不明显；加入抗氧剂时完全消失。这些现象归因于HDPE的受热氧化。抽提实验中凝胶物质的存在证明了这一判断。采用动态时间扫描的方法对200℃空气气氛中HDPE模量变化进行实时检测，发现HDPE的氧化交联存在与一般的自由基聚合相类似的诱导、自加速和增长叁个阶段。 2．研究了填充类导电复合材料的动态粘弹行为。结果表明，复合体系各动态粘弹函数具有强烈的对填料含量的依赖性，表现为存在3个粘弹渗流阈值，φ_G、φ_r、φ_δ(其中，φ_G定义为低频区域出现模量平台的填料浓度；φ_r定义为相对模量G’_c／G’_p出现临界值时的填料浓度；φ_δ定义为动态频率谱上tanδ～ω关系曲线出现峰值时的填料浓度)。将电渗流行为与粘弹渗流行为关联，发现在数值上φ_G与电渗流阈值的上限φ_2近似，体现了复合体系内部完善的网络结构的形成；φ_r和φ_δ与电渗流阈值的上限φ_1近似，与复合体系内部网络结构的开始形成相联系。对电渗流与粘弹渗流普适性的研究发现，对于CB、石墨(GP)填充的导电复合体系，可以建立两者之间的联系；而对于短碳纤维(SCF)填充体系而言，该方法不适用。对描述中、低浓度悬浮体系流变行为的Kerner-Nielsen方程进行了修正，用变量K替代常量A，建立了粘弹渗流与电渗流之间的半定量关系。借助系数K晰江大学博士学位份文摘要随填料含量的变化研究渗流行为的发生。我们发现，系数K随填料含量的变化也具有临界现象特征。由于K值的大小与体系内部凝聚结构的尺寸有关，系数K在渗流闽值附近的突变揭示了网络结构的形成与发展。 3.以描述中、低浓度悬浮体系流变行为的材口oney方程为基础，对不同填料含量复合体系的熔体粘弹行为进行了数值模拟，提出了在给定温度、应变、频率下通过引入团聚、有效体积修正来获得与实验近似的G’的方法。认为在高填充量下，填料对复合体系低频区域宏观粘弹行为的影响是通过有效体积卿来实现的。对于Gp用DPE复合体系，用经验的有效体积分数卿代替填料的真实体积分数沪的方法对材口口ney方程进行了修正;对于CB舰DPE、CB/聚苯乙烯(PS)复合体系，基于CB聚集结构对Mooney方程进行了修正，并进一步引入经验的有效体积分数卿，可以得到与实验值相吻合的计算结果。 4.对填充类导电复合材料的动态粘弹函数进行了实时测定，发现CB/HDPE、CB用S体系熔体模量随时间增大的特殊现象，认为这是熔体热处理过程中填料的有效体积分数衡逐渐增大的结果。化学接枝和辐照交联可以减缓甚至消除上述现象。经不同时间热处理的CB沮DPE的动态频率扫描结果显示，随熔融热处理时间的延长，复合体系G’对毋依赖性减弱，表明了体系内部网络结构的不断完善。建立了针对CB填充体系的凝聚结构演化模型，可解释体系G’的增加和负温度系数(N TC)现象的出现均是CB团聚体在熔融的基体中扩散的结果。同时，由于这种扩散对导电网络的修复作用，在一定程度上削弱了熔融与结晶过程对导电网络的不可逆破坏。
刘志华[2]2008年在《高分子/炭黑复合材料流变行为—导电功能的相关性研究》文中提出与金属材料相比较，高分子基导电复合材料不仅具备独特的电学和力学性质，还具有质量轻、成本低、易加工、耐腐蚀等特点，在静电屏蔽、自限温发热带、自恢复保险丝等一系列领域具有重要的应用。通常，聚合物基导电复合材料的导电行为源于导电粒子所形成的、贯穿基体的叁维渗流网。现有研究尚不能清晰地揭示导电网络的形成及其对温度、机械作用等外界刺激的响应机制。本论文以炭黑(CB)为填充物，以乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、高密度聚乙烯(HDPE)、等规聚丙烯(iPP)和溶液聚合丁苯橡胶(SSBR)为基体，研究相应填充物体系流变行为-导电功能的相关性。首次建立了熔体基于储能模量(G′)、损耗模量(G″)的动态流变-导电行为同步测试方法和基于法向应力(F_N)的静态流变-导电行为同步测试方法。以流变-导电行为同步测试为主要研究手段，结合差示扫描量热分析(DSC)等手段，系统考察CB填充高聚物复合材料熔融态电阻(R)与G′、G″和动态损耗正切tanδ随时间、剪切作用的变化以及基体等温与非等温结晶所造成的电阻与流变学参数变化，试图建立复合材料熔体导电性能与粘弹特征间的关联，揭示高分子基体结晶对复合材料导电与粘弹性能的影响，探索温度与剪切场下复合材料聚集态结构形成与演化的微观机制。研究结果表明，ETFE／CB导电复合材料的渗流区间对应CB体积分数((?)_(CB))=0．05～0．11，PTC强度随(?)_(CB)增加而降低。当(?)_(CB)=0．11时，复合体系具有良好的PTC循环稳定性，而(?)_(CB)=0．15时，复合体系PTC循环稳定性较差。室温下，电阻率ρ-储能模量G′关系曲线图也呈逾渗现象，逾渗区间为G′=676～876MPa。动态流变-导电性能同步测试表明，除本征电阻松弛外，剪切应变(γ)作用可造成渗流网络的破坏，R在临界应变以上大幅度增大。随γ增大，G′与R分别在G′由线性到非线性转变时的临界应变(γ_(CG))与R由导电到绝缘转变时临界应变(γ_(CR))处发生突变。对于熔融态的ETFE／CB与HDPE／CB复合材料以及未交联的SSBR／CB体系，γ_(CR)>γ_(CG)。随(?)_(CB)增加，γ_(CR)降低，γ_(CG)增大。对于SSBR／CB交联体系而言，γ_(CR)<γ_(CG)，二者均与(?)_(CB)无关。对于熔融态HDPE／CB体系，γ_(CR)与γ_(CG)均随温度升高而增大。在HDPE／CB复合材料等温结晶过程中，流变参数与R均在特征时间值处发生了突变。动态方法得到的特征时间(t_(G′))小于静态方法得到的特征时间(t_F)，二者均随(?)_(CB)增加及结晶温度T_c降低而缩短。由于剪切诱导结晶，t_(G′)随γ及频率(ω)增大逐渐减小。在低ω区域，物理凝胶时间(t_c)与t_(G′)一致。流变仪平行板夹具表面粗糙度显着影响HDPE／CB复合材料的t_(G′)与t_F，从而影响成核与晶体生长。与HDPE／CB复合材料类似，iPP／CB复合材料等温结晶的动态特征时间t_(G′)小于静态特征时间t_F。与HDPE／CB复合材料不同，流变仪平行板夹具表面粗糙度对iPP／CB复合材料的特征时间t_(G′)与t_F无明显影响。在HDPE／CB与iPP／CB复合材料非等温结晶过程中，随温度降低流变参数与R均在特征温度处发生突变。λ较低时，动态测试方法得到的T_(G′)非常接近DSC曲线结晶峰温度(T_p)，而静态方法得到的特征温度T_F低于T_(G′)。研究发现，高分子基体结晶首先造成渗流网络破坏。当结晶程度达到一定值后，CB粒子在无定形区聚集，进而形成渗流网络。基体结晶以及由此所引起CB粒子分散状态的变化共同决定了动态流变参数。由于动态与静态方法测试原理的不同，在电阻与流变参数发生突变的临界时间、临界温度处，高分子基体的相对结晶度不同。动态方法所得临界变量处基体相对结晶度低于静态方法。
李文春[3]2005年在《碳纳米管/高密度聚乙烯复合材料的导电性和动态流变行为研究》文中研究表明聚合物基导电复合材料的电性能不仅与材料的化学组成和结构相关,在很大程度上还取决于材料加工制备以及应用过程中外场刺激对其聚集态结构的影响。本论文选择多壁碳纳米管(MWNTs)填充高密度聚乙烯(HDPE)为主要研究对象,以微机控制的阻温测试仪器和先进流变扩展系统(ARES)为主要研究手段,通过对其导电行为和动态粘弹行为的系统研究,探索材料性能与结构特征间的关联,以及在温度、时间等外场作用下复合体系聚集态结构形成与演化的微观机制。对MWNTs/HDPE复合材料的导电行为,特别是其阻温特性,进行了深入的研究。结果表明,MWNTS填充含量 为3-5 wt%时,复合体系呈现渗流行为,与传统的导电填料填充体系相比具有相对较低的渗流阈值。同时发现体系存在特殊的V形温度系数特性(V-PTC特性),即当 超过渗流阈值后,体系的电阻率ρ随温度的升高先下降,出现负温度系数特性,然后才出现通常的正温度系数特性。我们认为,这种V-PTC特性源于基体体积膨胀和大长径比MWNTS缠结链松弛的协同作用。马来酸酐接枝苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯共聚物(MA-g-SEBS)的加入,可改善MWNTS和HDPE之间的相互作用,并基本上消除V-PTC特性。MWNTs/HDPE复合体系的阻温特性具有时间依赖性。填料含量、环境温度、升温速率均对其时间依赖性有影响。通过调节合适的填料含量、环境温度以及升温速率,可以得到阻温特性较稳定的PTC材料。采用动态流变学方法研究了复合体系的动念粘弹行为。结果表明,复合体系各动念粘弹函数具有强烈的填料含量依赖性,复合材料的复数粘度η*随 的增大而增大。当 >3wt%时,η*发生突变,在低ω区域表现为非牛顿流体行为,出现强烈的剪切变稀现象。我们将其称为流变渗流现象,对应的填料含量即渗流阈值 c。在动态储能模量(G’)、损耗模量(G″)与频率(ω)关系曲线上,随增加出现“第二平台”现象,第二平台的出现表明MWNTS与MWNTS之间、MWNTS与聚合物之间相互缠结形成叁维网络结构。同时发现,在tanδ-ω曲线上的末端区出现凹谷。这是由于MWNTS柔性长链结构在低ω时伸长/收缩,MWNTs与MWNTs相互接触形成了次级网络造成的。经过不同时间热处理后的ω扫描以及动念间扫描的结果证实了这种结构的存在。 对MWNTs舰DPE复合材料的凝胶流变行为进行了研究,并且采用winte卜Chambon方法确定凝胶点,计算得到了临界凝胶指数。和凝胶强度凡。对于粒子填充体系,凝胶流变行为的出现是由于粒子与粒子,粒子与聚合物基体间的相互作用引起的。粒子在聚合物中的聚集、凝聚,形成一定的填料网络,致使体系力学行为的改变。同时,粒子的形态(形状、长径比等)对凝胶行为的出现也起关键性作用。研究发现,MWNTs/H DPE复合材料的凝胶流变行为具有温度依赖性,温度升高,凝胶网络提前出现,临界凝胶点沪g逐渐减小,但是温度的升高对n影响不大。 临界凝胶点与流变渗流阂值和电渗流闭值具有一定相关性。凝胶流变行为的研究,为导电复合材料导电机理的研究提供了新的途径。关健词:导电复合材料动态流变行为渗流结构与性能凝胶流变行为 /口
管爱枝[4]2013年在《多壁碳纳米管填充高分子复合体系的导电与流变行为》文中指出碳纳米管(CNT)具有优异的导电、导热及力学性能,可用于制备高性能、多功能高分子复合材料。本文采用熔融共混法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)填充高分子复合材料,系统研究MWCNTs含量与分散性、高分子基体类型对复合体系导电和流变行为的影响,探究复合体系导电逾渗行为与流变行为间的联系,重点分析粒子含量与分散状态、粒子-高分子相互作用对导电高分子复合体系导电和流变行为的影响规律。论文主要研究内容和结果如下：1)考察了MWCNTs填充聚苯乙烯(PS)和高密度聚乙烯(HDPE)的室温导电逾渗行为,讨论了两种复合体系动态流变行为的差异,采用两相模型拟合了复合体系的线性动态流变参数。体积分数(φ)较低时,MWCNTs均匀分散于PS基体中,φ≥20.02时,MWCNTs形成了聚集体。MWCNTs/PS和MWCNTs/HDPE复合体系导电逾渗转变区间分别为0.015～0.021和0.010～0.027,φ等时,前者的体积电阻率略低于后者,MWCNTs/PS复合体系发生"Payne"效应的临界应变值(yc)大于MWCNTs/HDPE,表明前者中粒子-高分子相互作用更强。复合体系储能模量(G.)、损耗模量(G")的频率(ω)依赖性随φ增加而逐渐减弱。由于粒子-高分子相互作用和粒子-粒子相互作用的差异,MWCNTs/PS和MWCNTs/HDPE复合体系分别在φ=0.035、φ=0.025时呈现G"≈G”类固态流变行为。两相模型将复合体系的黏弹响应分解为高分子基体相和填料粒子相的黏弹贡献,较好地描述复合体系的线性动态流变特性。与MWCNTs/HDPE体系相比,MWCNTs/PS复合体系的应变放大因子更大,填料相贡献较小,且后者的应变放大效应随φ增加而明显增大,随温度升高而明显减小。2)观察了MWCNTs/PS体系恒温热处理前后的微观结构变化,在恒频率(ω=1 rad s-1)下考察了MWCNTs/PS和MWCNTs/HDPE复合体系恒温依时性动态模量逾渗(DMP)行为,考察了热处理前后比复模量(复合体系复数模量与高分子基体复数模量之比,GR=|Gc*(φ)|/|Gm*|)与φ的关系,采用时温迭加原理(TTS)构建了复合体系DMP主曲线。MWCNTs含量φ低于逾渗阈值(φc)时,热处理对MWCNTs/PS中粒子分散状态无显着影响,两种复合体系熔体在恒温热处理过程中均保持类液DMP行为,热处理前后复合体系的GR～φ关系符合Guth方程,G’与G”的动态模量活化能(EG'与EG")分别高于、低于高分子基体黏流活化能(Eω),而与基体动态频率扫描所得恒频动态模量活化能相一致。φ>φc时,热处理促成MWCNTs/PS中粒子s进一步团聚,热处理前后复合体系GR～φ关系符合逾渗理论GR～(φ-φc)“,填充熔体在热处理过程中发生类液-类固DMP转变,EG'与EG"均低于高分子基体的晶且随φ加而减小,仅在导体态存在的动态逾渗时间活化能(Er'与Er"·)显着高于晶且随φ加而增大。在逾渗转变区内,EG'与EG"急剧减小,转变区外EG'与EG”基本不随φ而改变。复合体系的恒温依时性DMP行为与MWCNTs聚集所导致的叁维弹性网络的形成密切相关,高分子的终端松弛不是决定DMP的关键因素。3)研究了MWCNTs填充聚偏氟乙烯(PVDF)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混体系的微观结构、导电行为、流变行为之间的联系。PMMA的加入降低了导电逾渗阈值,这与PMMA促进MWCNTs团聚且降低共混体系黏度有关。复合体系的结晶行为和动态力学行为显示,MWCNTs口速了PVDF结晶,但不影响PVDF与PMMA的相容性。MWCNTs基本不影响复合体系的熔点(Tm)和玻璃化转变温度(Tg)。MWCNTs可改善MWCNTs/PVDF复合体系的热稳定性,但导致MWCNTs/PVDF/PMMA复合体系的热稳定性有所降低,它们均在φ=0.04时表现最佳热稳定性。
陈荣志[5]2018年在《抗静电纳米UHMWPE复合材料的制备、性能及流变行为研究》文中提出超高分子量聚乙烯(UHMWPE)表现出许多优异的性能,比如较小的摩擦系数、极强的抗冲击性、以及卫生性、生物相容性、耐低温性等优点。然而,由于UHMWPE极低的电导率,其产品在成型阶段以及运输、使用过程中特别容易产生并且积累静电,给成型过程、产品外观带来不利影响,甚至带来爆炸,火灾。所以,将应用于这些场合的UHMWPE进行抗静电改性显得尤其重要和迫切。首先,本文选择导电性能优异的多壁碳纳米管(MWCNT)和石墨烯纳米片(GNS)作为UHMWPE抗静电改性的导电填料,制备了 UHMWPE导电复合材料。实验发现,该制备方法仅需要很少的MWCNT或GNS的填充量(0.5wt%),就能达到材料的渗流阈值φc,实现了 UHMWPE的抗静电改性。同时发现GNS在UHMWPE基体中团聚明显,造成UHMWPE/GNS冲击性能和拉伸性能下降;相反,MWCNT在UHMWPE基体中分散性较好,UHMWPE/MWCNT冲击性能提高30.1%,拉伸性能提高23.5%。其次,在实现UHMWPE抗静电的基础上,为进一步提高UHMWPE复合材料的力学性能,我们对MWCNT进行表面改性。一方面,减弱了 MWCNT彼此间的吸附能力,降低了 MWCNT团聚的可能性,提高了其在UHMWPE基体中的分散性;另一方面,MWCNT表面硬脂胺功能化后,MWCNT与UHMWPE之间界面结合力增强,有利于外界作用力在MWCNT与UHMWPE间的传递。实验结果证实,相同填料添加量下(0.5 wt%),UHMWPE/MWCNT-ODA材料的力学性能进一步提高,冲击强度较UHMWPE提高了 42.1%,拉伸性能较UHMWPE提高21.5%。最后,本文考察了 UHMWPE及填充UHMWPE体系的流变性能。实验发现:温度和频率会影响线性粘弹区范围。UHMWPE分子量越大,其复数粘度就越大,同时储能模量也越大,体系表现出更大的弹性;随测试温度的提高,UHMWPE的复数粘度和储能模量G'有所下降,且UHMWPE的损耗系数tanδ峰值有向高频移动的趋势,整个体系的粘性有所提高;另外,MWCNT的添加使UHMWPE复合体系的初始储能模量G'得到提高,但是却阻碍了 UHMWPE分子链从非完全缠结态向完全缠结的热力学平衡态转变的过程,降低了 UHMWPE储能模量G'在热作用下的增加幅度;通过考察表面改性的MWCNT对UHMWPE填充体系流变性能的影响,我们得到:对填料表面进行适当改性是一种改善UHMWPE填充复合体系加工流变性能的有效方法。
税波[6]2006年在《炭黑填充多组分聚合物复合材料电导与动态流变行为研究》文中指出聚合物基导电复合材料的电性能不仅与化学组成和结构相关,并在很大程度上取决于填充粒子在基体中的分布状态。本文选择炭黑(CB)尼龙1212(PA1212)聚丙烯(PP)导电复合材料为研究重点,辅以CB填充的单组分体系(CB/PP,CB/PA1212)作为比较对象,通过电镜、动态流变等研究手段对其电行为及机理进行了系统的研究,并初步建立了复合材料电性能与粘弹特征间的关联。 通过透射电镜(TEM)观察CB在聚合物基体中的分布状态,发现CB在PA1212/PP基体中为选择性的分布,CB富集在PA1212相中,而在PP相中几乎没有观察到CB粒子。这种分布行为导致在多组分基体中局部(PA1212相)CB粒子聚集形成尺寸较大的团聚体,有利于导电网络的建立,与CB填充的单组分聚合物体系相比,复合材料在CB含量较低的逾渗阀值下即可呈现出良好的导电特性。 研究了CB/PA1212/PP体系的阻—温(R～T)特性。结果表明,与单组分基体体系相比较多组分基体体系的负温度系数(NTC)效应较弱。由于CB集中分布在PA1212相中,因此CB/PA1212/PP导电复合材料的R～T特性与CB/PA1212体系非常相似,而受PP基体的影响则相对较小。 利用小应变、低频率(ω)条件下动态流变方法对材料形态结构的敏感响应,研究了复合体系动态粘弹函数对填料含量的依赖性,结果表明低ω区域出现模量平台的CB含量与复合材料的电渗流阈值近似。同时,通过对描述中、低浓度悬浮体系流变行为的Kerner-Nielsen方程进行修正,用变量A′替代常量A,建立了粘弹渗流与电渗流之问的关系。借助A′随CB含量的变化研究渗流行为的发生。由于A′值的大小反映了体系内部凝聚结构的尺寸,其在渗流阈值附近的突变揭示了复合体系内部CB网络结构的形成与发展。A′值与复合材料的体积电阻率ρ具有很好的对应关系,可以通过计算得到的不同含量下的A′值估算出复合材料的ρ～φ_(CB)曲线。当基体为多组分聚合物时,Kerner-Nielsen方程不再适用,分散相液滴对流线的干扰使得体系的流变行为更加复杂。此时G′～ω曲线在低ω区
董琦琼[7]2005年在《粒子填充高密度聚乙烯复合体系形态结构与动态流变行为》文中提出填充聚合物复合体系的性能不仅仅与基体的化学结构与性能有关,在很大程度上还取决于材料加工过程中形成的填料聚集态结构。本论文选择石墨(GP)、炭黑(CB)填充高密度聚乙烯(HDPE)为研究对象,运用动态流变方法,对体系的动态流变行为进行了系统研究,建立了流变参数与相形态之间的关联,并探索填料参数(填料种类、粒子几何参数或拓扑参数、粒子含量)对复合体系聚集态结构形成与演化的影响。 利用低频率(ω)区域动态流变参数对材料相形态/相结构变化的敏感响应,研究了HDPE熔体的动态流变行为,并比较在空气及抗氧剂存在下,体系动态粘弹行为的差异。结果表明,HDPE在空气环境中易受热氧化交联,在低ω区域出现特征粘弹行为(动态储能模量G′增大,logG′～logω关系出现平台现象;损耗角正切(tanδ)减小并出现极大值)。随着测试温度的升高,特征粘弹行为变得更为显着,表明氧化交联现象随温度的升高而加剧。加入抗氧剂后,上述特征粘弹行为完全消失。 通过改变温度和应变,对添加抗氧剂的HDPE体系的动态流变行为进行研究。结果表明,即使在很高的剪切应变下,HDPE体系的“Payne效应”也不显着,具有非常宽的线性范围。HDPE体系的动态流变参数在整个ω区域具有相近的温度依赖性。 在小应变条件下,对填充体系流变参数的剪切时间依赖性进行了研究,发现填充体系熔体模量随剪切时间的延长而增加。剪切应变越小,模量的增加幅度越大。我们认为,对于GP(表面化学惰性)填充体系,上述现象与剪切过程中熔体微观结构的调整与完善,以及缺陷结构的减少有关;对于CB(高表面化学活性)填充体系,模量增加除了与上述原因有关外,主要与填料表面聚合物壳层增厚导致的填料有效体积分数的增加有关。 研究了GP、CB填充HDPE复合体系的动态流变行为。结果表明,复合体系的粘弹行为偏离于纯体系,主要表现在高含量填充体系的似固体行为上。似固体行为的出现与体系中粒子团聚网络结构的形成密切相关,它的出现与否可定性衡
杨波[8]2007年在《炭黑/聚丙烯导电复合材料的电性能和形态研究》文中研究指明本论文以聚丙烯(PP)为基体，以炭黑(CB)为导电填料，利用熔融共混的方法制备聚丙烯导电复合材料。重点研究了引入第叁组分乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)，尼龙6(PA6)及碳纳米管(CNTs)对CB／PP体系的电性能及结构形态的影响。详细讨论了CB粒子的分散状况、复合材料的微观结构形态、结晶行为以及环境温度的改变与复合材料电性能之间的关系，探讨了其机理。主要研究结果如下：(1)室温电性能测试结果表明：在CB／PP体系中加入第叁组分EAA或PA6，复合材料的体积电阻率显着下降。当PP／EAA质量比为60／40的时候，材料的导电性能最佳。PP／PA6质量比为80／20时体系电阻率下降最明显。采用CB／CNTs(质量比19：1)复合填料填充PP得到的电性能要优于单独填充其中一种导电填料。(2) SEM观察发现：在CB／PP体系中，CB粒子均匀分散在PP基体中，但是在较小的炭黑含量下，很多地方未形成连续分布。在CB／PP-EAA和CB／PP-PA6体系中，CB选择性地分散于EAA或PA6相中，在PP中的含量很少。在CB／PP-EAA体系中，EAA呈条状伸长结构分散在PP中，并且随着EAA含量的增加，伸长结构之间更易形成连续的导电通路。在CB／PP-PA6体系中，PA6相在PP基体中能够形成纤维状伸长结构，并且纤维之间大部分能形成相互搭接的连续结构。(3)阻-温关系测试表明：CB／PP复合材料的PTC强度达6个数量级，并且NTC效应也非常明显。复合材料的PTC行为与材料的结晶熔融过程密切相关。在升温过程中，CB／PP-EAA体系没有产生明显的电阻率突跃，复合材料出现最大电阻率的峰是由EAA产生的。CB／PP-PA6体系没有产生PTC效应，体系在较宽的温度范围内具有非常稳定的电阻率值，并具有较好的热循环稳定性。这进一步说明了CB是选择性分散在EAA或PA6相中的。(4) DSC结果表明：由于CB粒子的异相成核效应，填充一定量CB使EAA、PP的结晶温度均向高温方向移动12℃左右。CB／PP-EAA体系中PP的结晶温度相对CB／PP体系降低了7℃左右，EAA的结晶度下降。说明在双基体体系中，CB对PP结晶的成核作用减小，对EAA的结晶起一定的阻碍作用，因此可以推测CB主要分散在EAA相里，在PP中含量较少。(5)动态流变测试表明：在CB／PP体系中，随着CB含量的增加，G′对ω的依赖性逐渐降低，当炭黑体积含量φ＞0.05时，出现了“第二平台”，表明CB粒子与PP基体之间相互作用，形成了网络结构。当φ=0.025时，在低频区，随着CB／PP-EAA体系中EAA含量的增加，复合体系的G′增加，而CB填充PP／EAA(60／40)体系的G′值高于CB填充PP／EAA(50／50)体系。复合材料的流变行为与材料的电性能及SEM形貌结果密切相关。随着EAA含量增加，CB／PP-EAA体系的粘度降低。
杨敏[9]2015年在《ABS/不锈钢纤维复合材料导电特性研究》文中研究指明不锈钢纤维导电复合材料是以不锈钢纤维为主要导电填料,石墨等为辅助填料填充至热塑性聚合物中,混合密炼均匀后通过模压方式制备的一种导电复合材料。其具有优良的导电性能和高分子材料可塑性能,能满足电磁屏蔽材料和导电复合材料的使用要求。本论文采用了不锈钢纤维(SSF)和石墨为导电填料,丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)和聚偏氟乙烯(PVDF)为基体制备导电复合材料。分别研究了不锈钢纤维的表面改性;非连续0-1-3型ABS/不锈钢纤维/石墨导电复合材料的室温电阻,流变行为以及材料在DMA多频应变模式—动态微力场下的导电行为和导电机理;ABS/PVDF/SSF/石墨四元体系的基体增韧、导电渗滤行为和流变渗滤行为的关联及导电机理。结果表明:(1)采用硅烷偶联剂WD-50对不锈钢纤维进行表面改性能能明显改善不锈钢纤维与基体树脂间的界面结合效果。其添加量为1.5%时,复合体系的力学性能最好、体积电阻率最低,且粘弹性最好。(2)添加10%的第二相导电填料石墨能使复合体系的渗滤阈值由18%~19%降低到14%~15%。在ABS/SSF/石墨复合体系中,随着不锈钢纤维填量的增大,复合体系在低频区域出现渗滤现象,流变渗滤阈值与导电渗滤阀值相近;且在恒定频率下,复合体系随着温度的升高依次出现电阻正温度效应(PTC)和电阻负温度效应(NTC),PTC转变峰随SSF含量的增大,其出现的温度越低;此外同一组分的复合体系随着频率ω的增大,体积电阻率的变化幅度增大,而动态储能模量G’下降。(3)利用PVDF对ABS增韧改性,发现ABS:PVDF=20:80时复合体系的黏度较低,相对剪切速率的变化稳定性好,且力学性能和电学性能优良。随着不锈钢纤维含量的增加,ABS/PVDF/不锈钢纤维/石墨复合体系的黏弹行为出现了粘弹性渗滤效应,即在不锈钢纤维含量15%~20%和25%~30%区间内,ABS/PVDF/不锈钢纤维/石墨四元体系的复数黏度、动态模量及体积电阻率曲线出现“双渗滤”现象。且相比ABS/SSF/石墨叁元体系,大大降低了复合体系的总导电填料添加量及体积电阻率。
马敏[10]2009年在《碳纳米管/铌镁锆钛酸铅/环氧树脂基压电阻尼材料的制备及性能研究》文中指出过多的机械振动会导致设备损坏,引发事故并且缩短材料的使用寿命。由于阻尼材料可以把机械能耗散掉,已经被广泛地应用于交通工具、产业机械等领域的减振降噪。聚合物常被用做阻尼材料,但是由于他们的玻璃化转变区太窄,对于温度和频率的依赖性太强限制了它们的实际应用,尤其是作为结构材料使用。新的阻尼机理:压电-导电机理的产生,引起了广泛的关注。该机理为:机械振动能通过压电陶瓷的压电效应转变为电能,并通过体系中导电材料形成的导电网络转化为热能耗散掉。本文依据压电-导电阻尼机理制备了不同配比的碳纳米管/铌镁锆钛酸铅/环氧树脂压电阻尼复合材料。首先对原材料进行了预处理并对整个复合材料的导电性能,阻尼性能,亚微观结构等性能进行了研究。通过研究不同碳纳米管添加量对压电阻尼复合材料体系电导率的影响发现:当碳纳米管含量为1-1.5g/100g环氧树脂时,体系出现了渗流阈值,并且开始形成连续的导电网络。用幂率定律对理论渗流阈值进行了预测,结果表明:实际渗流阈值与理论渗流阈值相吻合。同时还研究了铌镁锆钛酸铅对压电阻尼材料的介电性能影响,研究发现:压电阻尼材料的介电常数主要取决于具有高介电常数的铌镁锆钛酸铅。通过对扫描电镜对所制备压电阻尼复合材料的淬断横切面观察发现:填料在基体树脂中有很好的相容性;当碳纳米管含量增加到1.2g/100g环氧树脂时,导电网络结构开始形成。研究了铌镁锆钛酸铅和碳纳米管的添加含量对压电阻尼复合材料阻尼性能的影响。研究结果表明,当碳纳米管和添加量大于临界渗流阈值;铌镁锆钛酸铅填料的添加含量高时,材料呈现出显着的压电阻尼效应。热力学性能和力学性能研究结果表明:随着碳纳米管和压电陶瓷填料的加入复合材料的玻璃化温度和机械性能有显着地提高。最终,整个复合材料的热力学稳定性和力学性能得到了提高,使该材料可以更广泛的使用。本文提供了一条非常有用的设计阻尼材料的路线,铌镁锆钛酸铅能把噪音、机械能转化成电能,同时碳纳米管把产生的电能耗散掉。通过多次实验,最终制得了新型的环氧树脂基刚性压电阻尼材料。
参考文献：
[1]. 填充类导电复合材料结构与动态粘弹行为研究[D]. 吴刚. 浙江大学. 2004
[2]. 高分子/炭黑复合材料流变行为—导电功能的相关性研究[D]. 刘志华. 浙江大学. 2008
[3]. 碳纳米管/高密度聚乙烯复合材料的导电性和动态流变行为研究[D]. 李文春. 浙江大学. 2005
[4]. 多壁碳纳米管填充高分子复合体系的导电与流变行为[D]. 管爱枝. 浙江大学. 2013
[5]. 抗静电纳米UHMWPE复合材料的制备、性能及流变行为研究[D]. 陈荣志. 华东理工大学. 2018
[6]. 炭黑填充多组分聚合物复合材料电导与动态流变行为研究[D]. 税波. 浙江大学. 2006
[7]. 粒子填充高密度聚乙烯复合体系形态结构与动态流变行为[D]. 董琦琼. 浙江大学. 2005
[8]. 炭黑/聚丙烯导电复合材料的电性能和形态研究[D]. 杨波. 四川大学. 2007
[9]. ABS/不锈钢纤维复合材料导电特性研究[D]. 杨敏. 湖北工业大学. 2015
[10]. 碳纳米管/铌镁锆钛酸铅/环氧树脂基压电阻尼材料的制备及性能研究[D]. 马敏. 北京化工大学. 2009