TPU/MWCNTs导电薄膜的制备及性能

采用热压成型技术制备了热塑性聚氨酯(TPU)薄膜,在二甲苯溶剂中适度溶胀,并于不同浓度的多壁碳纳米管(MWCNTs)溶液中超声修饰制备TPU/MWCNTs导电薄膜.通过绝缘电阻测试仪、万能材料试验机、热失重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对TPU/MWCNTs薄膜的电性能、力学性能、热稳定性和形态结构进行测试.结果表明:MWCNTs不仅均匀分散于TPU膜表面,而且渗透进入膜内形成完善的导电网络结构,有利于TPU/MWCNTs薄膜导电性能的提高和逾渗值的降低;与纯TPU相比,TPU/MWCNTs薄膜的拉伸强度、杨氏模量和韧性均得到提高;与TPU膜相比,TPU/MWCNTs薄膜的热稳定性提高.     

热塑性聚氨酯导电无纺布的制备与应变响应性能

以热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane, TPU)为主要原料，通过熔喷纺丝技术制备TPU无纺布.配制不同质量浓度的多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)分散液对TPU无纺布进行功能化修饰，用于制备TPU/MWCNTs导电无纺布.通过绝缘电阻测试仪、热失重分析仪、扫描电子显微镜和拉伸应变响应度分析TPU/MWCNTs导电无纺布的结构与应变响应性能.结果表明：MWCNTs均匀、牢固附着于TPU/MWCNTs无纺布，形成高效、稳定的导电网络；随碳纳米管质量浓度增加，TPU/MWCNTs导电无纺布的导电性能变好；MWCNTs的引入提高了TPU/MWCNTs导电无纺布的热稳定性；当MWCNTs质量浓度为3 mg·mL^-1时，TPU/MWCNTs导电无纺布的应变灵敏度最高；随着应变幅度增大，导电无纺布的应变响应度增强；经过10个循环拉伸作用后，TPU/MWCNTs导电无纺布的应变响应度达到稳定的响应状态，表现出良好的可回复性和可重复性，在柔性传感器和智能可穿戴领域具有光明的应用前景.     

硅橡胶-炭黑导电橡胶的逾渗特性研究

以炭黑为导电相填充硅橡胶制备导电橡胶,并基于Matlab软件建立了相应体系的逾渗模型,对比研究了炭黑含量及粒径对导电橡胶体系粒子逾渗特性和导电性能的影响。结果表明,当炭黑粒径一定时,炭黑含量是影响所制导电橡胶导电性能的重要因素,当炭黑含量达到逾渗阈值,材料电阻急剧减小,炭黑粒径越小,所制材料的逾渗阈值越低。不同炭黑粒径下,导电橡胶体系的分形维数均随着炭黑含量增加而增大,并且炭黑粒径越小,体系分形维数越小,而分形维数较小的体系在逾渗状态前形成导电集团的能力更强。对比实验和数值模拟结果可知,本文构建的逾渗模型能较好地反映硅橡胶-炭黑导电橡胶中导电相的结合特性。     

导电高分子复合材料逾渗阈值的预测

逾渗阈值是表征导电高分子复合材料导电性能的重要参数之一,但是由于影响因素异常复杂,逾渗阈值的预测存在不确定性.文中从导电复合材料的微观角度出发,分析了导电高分子复合材料的逾渗行为及机理,并基于Flory的凝胶化理论和Bueche的无限网链模型,提出了一种新的预测导电高分子复合材料逾渗阈值φc的方法,最后将理论预测值与其它研究成果进行了比较分析.结果表明:由此方法计算得到的逾渗阈值更加接近高密度聚乙烯/碳黑导电复合材料的实验结果.     

极低逾渗阈值的导电聚苯胺纳米复合膜

直接将改进的微乳液聚合法合成的纳米聚苯胺分别与聚乙烯醇和聚丙烯酰胺进行溶液共混复合,浇铸成纳米聚苯胺复合膜,研究了聚苯胺的加入量对复合膜的电导率的影响.所得复合膜的电导率符合逾渗规律,且导电膜的逾渗阈值极低,为0.04%左右,其中PVA纳米复合膜出现了双逾渗行为.加入极少量的聚苯胺即可使膜的导电率发生突跃,使其从绝缘体转变成半导体或导体.逾渗阈值下的复合膜不仅力学性能良好,而且透明性接近于纯基体膜,当膜中的聚苯胺质量分数为0.1%时,PVA复合膜对300～700 nm波长的可见光的透过率为70%～84%.     

PANI/PP复合导电纤维沥青混凝土导电机制

为提高沥青路面使用寿命,对沥青路面进行损坏监测和公路交通智能化管理,以自制的聚苯胺/聚丙烯(PANI/PP)复合导电纤维为导电相材料,制备了新型导电功能混凝土材料.压敏性试验表明,随着压力增大电导率先快后慢逐渐增大,最后趋于导电纤维的电导率.导电沥青混凝土的导电行为可用导电通道和隧道效应进行分析,引进了考虑填料在基体中形成导电网络链难易程度的网络因子n;结合渗流导电理论,建立了导电纤维沥青混合科的电导率方程,确定了相应的参数范围.     

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.     

聚丙烯/有机改性蒙脱土纳米复合材料的制备及力学性能研究

针对两种有机蒙脱土(TJ-2型和KH-V6型),采用熔体插层法在双螺杆挤出机中制备出PP/OMMT纳米复合材料,并运用XRD和FTIR对所制得的复合材料进行表征.研究结果表明,两种OMMT片层都在PP基体中达到纳米级的分散.力学性能研究表明,相对PP而言,两种PP/OMMT纳米复合材料的硬度分别提高了11%和19%,抗冲击性能分别提高了18%和20%,且随着蒙脱土添加量的增加,冲击性能的变化符合逾渗脆韧转变机制.     

静电纺CS/PVP/MWCNTs纤维膜的制备及表征

以天然高分子壳聚糖(CS)为研究对象,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为改性剂,通过静电纺丝技术制备了CS/PVP/MWCNTs纤维膜.综合利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、拉伸性能和过滤性能测试对纤维膜的结构和性能进行表征.主要结果如下:MWCNTs的加入改善了CS/PVP/MWCNTs纺丝溶液的可纺性,有利于形成粗细均匀,表面光滑的纤维;MWCNTs的异相成核作用促进了聚合物分子链的结晶,提高了结晶度;MWCNTs的加入显著提高了复合纤维膜的断裂强度、模量和热稳定性;CS/PVP/MWCNTs纤维膜的过滤性能优良.     

PTFE原位成纤对PP/MWCNTs/PTFE复合材料发泡性能和力学性能的影响

采用共混造粒和微孔发泡注塑成型工艺,制备了聚四氟乙烯(PTFE)原位成纤增强的聚丙烯/多壁碳纳米管/聚四氟乙烯(PP/MWCNTs/PTFE)微孔复合材料,并对其结晶、流变、微孔发泡和力学性能进行了测试和表征。结果表明：与不加PTFE的PP/MWCNTs复合材料相比,PTFE的加入可以提高PP/MWCNTs/PTFE复合材料的结晶度,增大储能模量,降低损耗因子;PTFE的加入可以改善PP/MWCNTs/PTFE复合材料的泡孔结构,使泡孔密度增大,泡孔直径减小;相比PP/MWCNTs复合材料,当PFTE的加入量为1%(质量分数)时,PP/MWCNTs/PTFE复合材料的断裂伸长率提高了67.5%,抗拉强度提高了21.1%,杨氏模量提高了12.5%。     

导电织物增强PVDF复合膜的制备与性能研究

为进一步提高PVDF平板膜的机械强度,赋予膜导电性能,采用浸没沉淀相转化法,分别选用由镀银涤纶纱线、涤纶不锈钢包芯纱和不锈钢纤维制成的导电织物为支撑体,制备了增强型导电PVDF平板复合膜。采用扫描电子显微镜观察和对复合膜的水通量、孔隙率、截留率、泡点孔径、极限应力、表面比电阻等测试,研究了不同导电纤维织物对复合膜形态和结构、渗透性能、力学性能及导电性能的影响。实验结果表明:涤纶不锈钢包芯纱与PVDF膜粘附较好,而镀银涤纶纱线和不锈钢纤维所制备织物与聚合物膜之间有明显的界面分离现象;涤纶不锈钢纱包芯纱织物复合膜孔隙率、水通量及泡点孔径较其他2种织物复合膜更大,而截留率较低;不锈钢纤维织物复合膜厚度最薄,但不锈钢纤维织物复合膜孔隙率、泡点孔径及水通量较小,而截留率较大;复合膜极限应力的大小顺序为涤纶镀银织物复合膜>涤纶不锈钢包芯织物复合膜>不锈钢织物复合膜,且复合膜的极限应力均高于纯PVDF膜;镀银涤纶纱线织物复合膜的导电性最好。总之,通过将PVDF与针织物进行复合制膜,不仅可提高膜的强度,还可赋予膜导电特性,其中,涤纶不锈钢包芯纱与PVDF膜较其他两种膜结构最稳定,膜的渗透性能最好,因此选用涤纶包芯纱为复合膜支撑体最佳。     

水镁石的硅烷偶联剂表面改性

探讨了4种硅烷偶联剂对聚丙烯(PP)/水镁石(BC)复合材料性能的影响.结果说明硅烷偶联剂均可提高材料的力学性能,m(PP):m(BC):m(KH-550)=50:50:3材料的拉伸强度和冲击强度比m(PP):m(BC)=50:50分别提高34.9%和91.5%.SEM显示偶联剂改善了PP/BC体系的相容性;POM表明偶联剂激活了异核结晶的晶核,增强了PP在BC表面的异核结晶作用,使晶球的大小分散趋于更小更均匀.流变性能测试结果表明,硅烷偶联剂是该体系的润滑剂.各种实验表明KH-550效果最好.     

羟基磷灰石/碳纳米管复合生物材料的制备与表征

为了赋予碳纳米管(CNTs)表面良好的生物性能,拓展CNTs在硬组织生物材料及组织工程支架材料中的应用,采用化学共沉淀和水热后处理法宏量制备了羟基磷灰石(HA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料,通过调节制备过程中浓硝酸纯化的MWCNTs加入量,考察不同MWCNTs含量的HA/MWCNTs复合材料的结合形式.扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征结果表明,当ω(MWCNTs)＝15%时,MWCNTs表面均匀地包覆了一层由纳米HA晶粒紧密相连的膜层,在此情况下MWCNTs与纳米HA形成最佳结合状态.体外细胞培养实验表明,制备的HA/MWCNTs复合材料具有良好的生物相容性.     

掺杂磺酸聚苯胺/碳纳米管复合膜电极制备及其应用

采用共聚法制备了掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合薄膜,并用其对铂电极进行表面修饰而制备出复合膜电极;通过扫描电子显微镜和红外光谱仪对复合膜电极表面的形态和组分进行表征,并采用电化学方法对其导电性和电催化活性进行测试.结果表明:与聚苯胺电极相比,掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合膜电极的表面形态更均匀致密,导电性能显著提高,响应峰电流从145μA增加到1.61mA,表面电荷密度提高了12.1倍,且稳定性也相应提高;复合膜电极具有较高电催化活性,在草酸环境中对抗坏血酸(AA)的线性响应不受干扰,其线性相关系数为0.996 0,灵敏度为9.09A/(mol·cm2),氧化峰的电位差达到340mV,能够明显区分其混合物.     

ATO粉体的制备工艺及其导电性能的研究

以SnCl4·5H2O和SbCl3为原料,采用化学共沉淀法制备纳米ATO粉体,考察了pH值、氨水体积比、锑的掺杂量、煅烧温度及煅烧时间对粉体导电性能的影响.运用DDS-12A型数显电导率仪测试了ATO粉体的电导率,运用了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法对粉体的晶型、粒径及形貌进行了表征.研究结果表明,氨水体积比为1∶3,pH值为8,煅烧温度600℃,煅烧时间4 h时所制备的纳米ATO粉体电导率值最大,即导电性能最佳.     

PEDOT/PSS水性导电涂料的研究进展

本文综述了水性导电涂料聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT/PSS)水性分散体的研究进展,系统性介绍了其发现和发展历史,重点阐述了其制备、性能及在抗静电、固态电容器、太阳能电池、印刷电路板等领域的广泛应用和优异性能,并对该类涂料未来的发展进行了展望。     

石墨烯/纯钛基复合材料的制备及其导电性能的研究

运用球磨分散结合粉末冶金法成功制备了石墨烯纳米片增强纯钛复合材料.复合材料的制备过程主要包括复合粉末的制备、复合材料的压制成型以及高温烧结3个过程.使用OM、SEM、XRD和拉曼光谱等检测手段对制备的复合材料的组织、物相组成以及石墨烯片的缺陷和层数进行了分析检测.运用显微硬度计和四探针电阻仪对最终烧结成型的纯钛块体及石墨烯增强钛基复合材料的硬度和电阻率进行表征.结果表明:石墨烯片分散在复合材料的组织中,添加石墨烯片能显著影响钛基材料的性能,复合材料的硬度和电导率随石墨烯片含量的添加而增大.当石墨烯的添加量为0.3%(w)时,复合材料的硬度达到最大(429 HV),与同样条件烧结的纯钛硬度相比(234 HV)提高80%.其导电率是在石墨烯的添加量为0.4%时才达到最大值(432S·m~(-1)),与同样条件烧结的纯钛的导电率(158 S·m~(-1))相比提高了1.73倍.文章分析了复合材料的硬度和导电性能增强的原因.     

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.     

导电材料在膜分离领域中的应用

 膜分离技术是20 世纪60 年代迅速崛起的一门分离新技术。导电材料多应用于特殊分离,但现在开始应用于传统分离中。导电聚合物的发现,使导电材料在制备分离膜方面获得迅速发展。导电聚合物复合膜具有导电聚合物的特性,又具有绝缘聚合物膜的柔韧性及易加工性。本文综述导电材料制备分离膜的方法、分离膜性能的改进及应用的研究进展。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结构与导电性能:注塑工艺与膨胀石墨的影响

获得高性能碳纳米管(MWCNT)增强聚合物复合材料的关键在于控制碳纳米管在聚合物基体中的分布与取向。传统的注塑成型工艺下,碳纳米管容易发生取向,其表面电阻率远远大于模压成型时的电阻率。本文通过调整注塑工艺改变剪切场实现对碳纳米管在基体中分布与取向的控制。结果表明:在低熔体温度和高注射速度下,碳纳米管局部取向,导电性能下降;而在高熔体温度和低注射速度下,碳纳米管分散良好,导电网络优良,聚丙烯/碳纳米管(PP/MWCNT)注塑制品的导电性能得到有效提升,其表面电阻率下降了约5个数量级。加入膨胀石墨(EG)有增强导电网络的作用,使PP/MWCNT/EG复合材料的导电网络更为完善,其导电性能进一步提高,尤其在低熔体温度和高注射速度下最为明显;随着EG含量的增加,PP/MWCNT/EG的表面电阻率下降了3个数量级。