注射工艺对碳纳米管填充聚合物材料导电性能的影响

注塑成型碳纳米管填充聚合物制品的电阻率由加工历史和原材料决定,最关键的是熔体的温度和剪切历史。该文综述了注塑模塑及熔体共混过程中,剪切作用、材料组成和温度对最终注塑制品的导电性能和碳纳米管导电网络结构的影响。     

碳管纤维/水泥基复合材料的制备及电学性能研究

目的研究碳纳米管纤维(CNTF)对水泥基体电学性能、压力敏感性能的影响,以实现碳纳米管纤维/水泥复合材料的定向导电性能和机敏性能.方法以CNTF为增强组分,通过对CNTF进行表面处理以提高CNTF与基体间界面结合,从而制备成碳纳米管/水泥复合材料.采用Keithley2400数字源表测量不同掺量下复合材料的电阻及相同载荷下的电阻变化,并对其导电性、压敏性以及抗压性能进行测试研究.结果少量的CNTF可以显著提高水泥基复合材料的电导率,且随着碳纳米管纤维掺量的增加,导电率随之增加;将碳纳米管纤维掺入水泥净浆中形成的试件具有优良的压敏性能,且当掺量增大并且均匀分布时压敏性能表现更稳定;掺入碳纳米管纤维后,复合材料的力学性能并无明显下降.结论碳纳米管纤维可以显著提高水泥基复合材料的导电性能和压力敏感性能,而力学强度变化不大.     

表面处理对碳纤维复合材料导电性的影响

为提高碳纤维/环氧树脂复合材料电性能的稳定性,采用钛酸酯偶联剂对碳纤维表面进行了处理,研究了以短切碳纤维毡为导电填料、环氧树脂为基体的导电复合材料的电阻-温度特性.结果表明:随碳纤维含量的增高,复合材料的电阻在温度变化下的稳定性增强;碳纤维经表面处理后,其复合材料的电阻率显著降低,且电阻值随温度的波动性也大幅下降.     

GEM法分析尼龙6/炭黑导电复合材料的电学性能

采用熔融共混法制备尼龙6/炭黑(carbon black,CB)导电复合材料,探讨温度对尼龙6/CB复合材料导电行为的影响.引入有效介质普适(GEM)方程分析温度对复合材料导电性能的影响,并讨论相关数学模型的适应性.研究表明:在CB含量一定的条件下,温度升高使CB在聚合物基体中形成的导电网络得到优化,电导率升高;而温度降低在一定程度上破坏了复合材料的导电网络,使电导率降低.     

CB/PP复合材料的导电性能和PTC效应研究

采用碳黑(CB)Vulcan XC-72为填充材料、聚丙烯(PP)为基体材料制备了CB/PP导电复合材料,研究了CB含量对CB/PP复合体系导电性能和电阻正温度效应(PTC)的影响.结果表明:复合体系的电阻率随着CB含量的增加呈非线性的递减,当CB含量增大到2.5 wt%时,发生绝缘体—导体转变;同时复合体系的电阻率随温度的升高而增大,当温度达到167℃左右时发生突变,表现出PTC特性;并且CB含量越大,则复合体系的PTC强度越小.     

PP/MWCNTs导电复合膜的制备及导电性能

导电材料在汽车、机械制造、电子和半导体等领域得到了广泛应用,制备具有较高力学性能和较低逾渗值的导电材料已经成为导电复合材料领域的研究热点.以聚丙烯(PP)为主要原料,采用多壁碳纳米管(MWCNTs)作为改性剂,通过真空热压成型技术和超声分散的方法制备了PP/MWCNTs导电复合膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、绝缘电阻测试仪和万能材料试验机考察了PP/MWCNTs导电复合膜的结构和导电性能.结果表明:MWCNTs均匀分散在PP薄膜中,形成导电网络结构,有利于逾渗值的降低和导电性能的提高;当MWCNTs的质量浓度为0.20 mg·m L~(-1)时,电阻率降为78.23Ω·m;MWCNTs的异相成核作用促进了PP分子链的结晶,提高了结晶度.     

聚合物/碳纳米管复合材料的最新研究进展

综述了聚合物/碳纳米管复合材料的最近研究进展,介绍了聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法以及存在的问题,特别强调了碳纳米管在聚合物基体中的分布情况对复合材料性能的影响;最后探讨了聚合物/碳纳米管复合材料进一步发展所面临的挑战。     

高剪切分散对多壁碳纳米管/VARTM用环氧树脂导电性能的影响

采用高剪切工艺促进了多壁碳纳米管(MWNTs)在环氧树脂(EP)中的分散,借助真空辅助树脂传递模塑技术(VARTM)制备出MWNTs/EP复合材料试样,并研究在制备过程中采用不同高剪切工艺参数对复合材料导电性能的影响.结果表明,在一定范围内,随着高剪切时间或转速的增加,复合材料的导电性能呈现先升高后降低的趋势.在高剪切处理时间30min和转速22 000r/min时分别达到了高剪切时间和转速的最佳分散阈值,当MWNTs的添加量仅为1.5%时,EP的表面电阻率可以降低约5个数量级,但继续增加高剪切的时间或转速,复合材料的导电性能均出现劣化.同时运用扫描电镜(SEM)表征了多壁碳纳米管在环氧树脂中的分散情况.     

MWCNT界面传感器在热塑性复合材料界面监测及自我修复中的应用

采用纤维/基体界面相填充多壁碳纳米管(MWCNT)技术,探讨水浸泡前后热塑性复合材料界面损伤的原位监测及修复方法.首先,研究了具有最佳性能的MWCNT界面传感器制备方法,确定其最佳工艺参数,并将其植入到纤维/基体界面相中;其次,将试样浸泡在不同温度的水中,研究界面相的吸水行为;再次,开展准静态加载条件下纤维束拔出实验,...     

CB/ABS导电复合材料导电性能的影响因素

对高分子聚合物ABS进行纳米碳黑填充改性及其导电高分子材料的导电机理进行了研究.实验结果表明:采用特殊工艺合成的CB/ABS纳米复合材料具有优良的导电性能.合成样品的表面电阻和体积电阻率可降到104Ω和102Ω.m以下.CB/ABS纳米复合材料的电导性能很大程度上受基体材料ABS的主链结构、对纳米添加剂、分散剂和偶联剂的影响,这些因素决定着合成复合材料中"葡萄状"导电网络的形成过程.     

PPS基导热绝缘复合材料的制备及性能

采用注塑成型制得PPS/gf/Al2O3导热绝缘复合材料,其中聚苯硫醚(PPS)为基体,玻璃纤维(gf)为补强纤维,氧化铝为导热填料。用扫描电子显微镜(SEM)、导热分析仪、超高电阻微电流测试仪和电子万能实验机对复合材料的微观结构、导热性能、绝缘性能和拉伸强度进行了表征。结果表明:氧化铝颗粒和玻纤均匀分散在PPS基体中;复合材料热导率随着氧化铝含量的增加而增大,最大可达0.798 W/(m·K);表面电阻率和体积电阻率随氧化铝含量增加而略有下降,最小值分别为0.19×1015Ω和0.57×1014Ω·m;拉伸强度先增后减,最大值和最小值分别为196 MPa,165 MPa。     

多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料压敏元件特性

为研究碳纳米管填充聚合物复合材料的压力敏感特性,将硅橡胶为基体、多壁碳纳米管为填料的复合材料涂覆在印制板基底上,经溶剂挥发成膜,制备出柔顺式复合材料压敏元件。对碳纳米管质量分数1.6%、4.3%、9.3%的元件进行压阻特性测试,在单轴步进压力下实时检测压力和元件电阻。结果表明,压敏元件在0～110N单轴步进压力下表现出正压阻效应,特性曲线的变化区间与碳纳米管质量分数相互对应。提出压阻效应的机理是元件在压力作用下产生变形,导致碳纳米管导电网络发生破坏与重构。扫描电镜分析表明,碳纳米管随机取向分散于硅橡胶基体中,形成1-3型复合结构。该新型复合材料压敏元件可用于开发柔顺式力传感器。     

纳米碳/聚偏二氟乙烯高介电复合材料

以多壁碳纳米管及多层石墨烯作为添加剂与聚偏二氟乙烯基体复合,制备介电性能优异的纳米碳/聚合物复合材料。通过SEM,TEM,AFM,XPS,FT-IR等手段对添加剂的结构、成分及其在聚合物基体中的分散性进行了表征。对多壁碳纳米管进行羧基及酯基修饰后,提高其在聚合物基体中的分散性,复合材料的介电性能明显提高。对多层石墨烯进行强碱水热处理后,多层石墨烯表面羟基含量增加,多层石墨烯/聚偏二氟乙烯复合材料的导电阈值增加,复合材料的介电性能大大增强,表现出比碳纳米管掺杂的复合材料更加优异的介电性能。     

纳米碳/聚偏二氟乙烯高介电复合材料

以多壁碳纳米管及多层石墨烯作为添加剂与聚偏二氟乙烯基体复合,制备介电性能优异的纳米碳/聚合物复合材料。通过SEM,TEM,AFM,XPS,FT-IR等手段对添加剂的结构、成分及其在聚合物基体中的分散性进行了表征。对多壁碳纳米管进行羧基及酯基修饰后,提高其在聚合物基体中的分散性,复合材料的介电性能明显提高。对多层石墨烯进行强碱水热处理后,多层石墨烯表面羟基含量增加,多层石墨烯/聚偏二氟乙烯复合材料的导电阈值增加,复合材料的介电性能大大增强,表现出比碳纳米管掺杂的复合材料更加优异的介电性能。     

碳纳米管改性硅橡胶的电学特性

用碳纳米管(CNT)填充硅橡胶制备了碳纳米管/硅橡胶复合材料,并研究了复合材料的电学特性。结果表明:随着碳纳米管含量的增加,复合材料的电阻率急剧下降,当wCNT=0.075时,电阻率下降了约10个数量级。随着拉力增大,复合材料的力敏效应增大。复合材料存在明显的弛豫现象:拉力越大,电阻率的弛豫时间越长;碳纳米管含量越大,复合材料的弛豫现象越不明显,可以用R(t)=(R0-R∞)exp(t/τ) R∞来描述复合材料的弛豫过程。     

PA66/PA66功能化碳纳米管复合材料的制备及性能研究

以酸化的碳纳米管为原料,通过原位聚合在其表面接枝PA66得到PA66功能化碳纳米管（NF-CNTs）,然后用溶液共混法将NF-CNTs与PA66混合制备了PA66/NF-CNTs复合材料,对比了碳纳米管功能化前后对于复合材料性能的影响.结果表明:NF-CNTs在复合材料中分散性更好;与PA66/CNTs复合材料相比,PA66/NF-CNTs复合材料的体积电阻率更低,渗滤阈值从4%下降为3%;当NF-CNTs的添加量为2%时,PA66/NF-CNTs复合材料的初始失重温度达到最大值390℃,与纯PA66以及PA66/CNTs复合材料相比,分别提升了38℃和13℃.      

碳纳米管/橡胶复合材料的制备方法及力学性能研究进展

由于具有质量轻、大长径比以及优异的力学性能和独特的导电性能等特点,碳纳米管(carbon nanotubes,简称CNTs)被认为是优异的纳米增强体.制备高性能CNTs/聚合物复合材料显著依赖于CNTs与聚合物基体之间的界面结合、CNTs在基体中的分散性和复合材料制备方法等.笔者首先概述了CNTs/橡胶纳米复合材料的制备方法,讨论了CNTs改善复合材料的界面效果及工作原理,其次分析了CNTs增强橡胶纳米复合材料力学和电学性能的机理,最后展望CNTs增强复合材料力学和电学性能的新途径.     

新型高分子型阻燃抗静电剂的合成及应用

以氯磷酸二乙酯,丙烯酸羟乙酯合成了阻燃单体(FR);以丙烯酰氯,辛基酚聚氧乙烯醚合成了抗静电单体(AS);以FR/AS/MMA为共聚合单体,用自由基聚合方法制备了阻燃抗静电剂,并与聚丙烯(PP)复合制备了含AMF162的PP复合材料．采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析法(TG)、氧指数测定、电阻率测定以及抗冲击强度测定等对PP复合材料进行了表征和分析,探讨了阻燃抗静电剂的用量对PP复合材料热稳定性、阻燃和抗静电性能以及冲击强度的影响．结果表明,阻燃抗静电剂的含量为20%时,PP复合材料的氧指数(LOI)达到20.8%;材料的表面电阻率到达1012级,比改性前下降了4个数量级,阻燃抗静电剂的加入明显改善了PP材料的阻燃抗静电性能;阻燃抗静电剂的添加量不超过15%时可提高PP材料的冲击强度,添加量为20%时PP材料的冲击强度有所下降,但影响不大．     

碳纳米管膜电阻率的测定与导电机理

测定了碳纳米管膜电阻率随温度的变化,结果表明,碳纳米管膜的电阻率随温度升高呈下降趋势,表现为负的温度效应.建立了碳纳米管膜的导电模型,推导出了碳纳米管膜电阻率的计算公式,并把理论计算与实验结果进行了比较,发现理论结果与实验数据符合很好.讨论了碳纳米管膜电阻率与碳纳米管直径的关系.     

不同改性剂对PP/CaCO_3复合材料结晶和动态力学性能的影响

以马来酸酐(MAH)、聚丙烯蜡(PPW)为主要原料,采用原位固相接枝改性法制得PP/Ca-CO3-MAH-PPW复合材料,对改性CaCO_3进行表面性能分析,并与PP/PP-g-MAH/CaCO_3复合材料进行结晶、动态力学和耐热性能的比较.结果表明,CaCO_3经原位固相接枝改性后,表面极性减弱,与PP的界面张力降低、相容性提高; CaCO_3表面的PPW层虽会阻碍CaCO_3的异相成核作用,但其可使复合材料形成适宜的界面粘接,有利于材料韧性的提高; CaCO_3-MAH-PPW可降低基体分子链的缠绕程度,增加其柔顺性,使复合材料玻璃化转变温度下降. PP-g-MAH的存在有助于提高PP/PP-g-MAH/CaCO_3复合材料的结晶温度,与基体形成较强的界面粘接,提高复合材料的模量、强度以及耐热性能.