动态硫化制备多壁碳纳米管/热塑性硫化胶复合材料的相态结构及热电效应

采用动态硫化方法制备了多壁碳纳米管/热塑性硫化胶(MWCNTs/TPV)复合材料,研究了三种动态硫化工艺和MWCNTs用量对MWCNTs/TPV复合材料的相态结构、介电、导热和物理性能的影响。MWCNTs/TPV复合材料呈现“海岛”结构,IIR橡胶相以微米级交联颗粒分散在PP相中。动态硫化工艺主要影响MWCNTs的分布,MWCNTs在两相中均匀分布的MWCNTs/TPV复合材料具有较高的热电性能。当MWCNTs含量达到渗流阈值(3%(质量分数,下同))时,形成MWCNTs网络结构,MWCNTs/TPV复合材料的交流电导率、介电常数和热导率急剧增加。随着MWCNTs含量的增加,MWCNTs/TPV复合材料的弹性模量逐渐增大,拉伸强度先增大后减小;MWCNTs能够提高TPV基体的界面结合力,与纯TPV相比,当MWCNTs的含量为3%时,MWCNTs/TPV复合材料的拉伸强度提高39%。基于MWCNTs/TPV复合材料的相态结构以及MWCNTs的渗流阈值提出MWCNTs网络结构,分散在PP基体中和两相界面处的MWCNTs相互搭接形成MWCNTs网络结构。

石墨烯/热塑性硫化胶复合材料的制备及热电性能

通过熔融共混方式制备了石墨烯(Ge)/聚丙烯母粒,然后采用动态硫化的方法与丁基橡胶共混制备Ge/热塑性硫化胶(TPV)复合材料,研究了Ge/TPV复合材料的相态结构、热电性能和力学性能。结果表明,丁基橡胶交联颗粒以微米级长条状分散在聚丙烯母粒基质中,Ge表面褶皱明显,片层厚度较薄,均匀分散在聚丙烯母粒相和橡塑两相界面中。丁基橡胶交联颗粒能够排斥Ge,从而提高Ge/TPV复合材料的热电性能。与纯TPV相比,Ge/TPV复合材料(Ge质量分数2%)的交流电导率增加了1个数量级,介电常数增加了1.6倍,热导率增加了44.2%。Ge/TPV复合材料的热电性能及力学性能因Ge的存在而大幅提高。