碳系导电填料混杂填充聚合物共混体系的导电逾渗模型

以排除体积理论为基础,提出了3种碳系导电填料混杂填充聚合物共混体系的导电逾渗模型,并利用三维图和二维图对导电逾渗模型进行了描述.选用炭黑、聚团状碳纳米管和阵列碳纳米管3种导电填料,以聚碳酸酯(PC)/苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)(70∶30,质量比)和PC/聚苯醚(PPO)(70∶30,质量比)2个共混体系进行研究,通过不同导电填料在单一聚合物及其共混物中逾渗值的测量,对导电逾渗模型公式的各个参数进行计算和修正.导电逾渗模型预测结果与样品实际电阻率基本吻合,证明了模型的普适性和实用价值.对于基体相不变的系列聚合物共混体系,可以通过任意一种导电填料在共混体系中的逾渗值及在基体相聚合物中的逾渗值之比得到模型公式的相关参数,从而极大地方便了模型的推广和应用.

具有隔离-双逾渗结构的PVDF/LLDPE/CB导电复合材料制备及其PTC性能

利用聚偏氟乙烯(PVDF)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)熔点之间的差异,以纳米级的PVDF粉体、LLDPE和导电炭黑(CB)为原料,在高于LLDPE熔融温度(120℃)但低于PVDF熔融温度(160℃)的条件下,通过简单的熔融共混成功制备了具有“隔离-双逾渗”结构的PVDF/LLDPE/CB导电复合材料。首先使用低熔点的LLDPE作为CB载体,制得LLDPE/CB母料,再利用LLDPE熔点远低于PVDF熔点的特点,将LLDPE/CB母料与PVDF粉体135℃熔融共混,在此温度下,LLDPE是熔体,而PVDF仍可保持颗粒状,从而将可流动的熔体状LLDPE/CB包裹于PVDF颗粒表面,制备了低逾渗值(质量分数2.299%)的PVDF/LLDPE/CB复合材料。所得到的复合材料具有显著的正温度系数(PTC)效应,温度上升到LLDPE熔点附近时,电阻率对温度变化敏感,升高了4个数量级,而且经过多次热循环之后,PTC重复性较好。这种复合材料可以用作温度传感器电阻,在温度过载保护领域有潜在的应用。

聚合物基PTC复合材料导电机理探讨

以导电炭黑填充聚乙烯复合体系为研究对象,阐述了炭黑粒子在体系中的分布状态及导电逾渗链形成过程,并在此基础上探讨了复合体系的导电机理。

ABS/石墨复合材料的交直流导电特性及流变性能

研究了石墨填充丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料的直流(DC)和交流(AC)导电特性和线性粘弹行为。电性能测试结果表明,石墨体积分数为13.21%~16.36%时,ABS/石墨复合材料的DC电阻率突降6个数量级,说明发生电学逾渗;同时,AC电阻率在低频区不随频率而变化,且AC阻抗复平面图中阻抗实部与阻抗虚部呈现半圆弧,进一步证明导电网络的形成。流变性能测试结果表明石墨体积分数为10.24%~13.21%时复合体系的储能模量和复数黏度出现跳跃,损耗因子(tanδ)的峰值减小且逐渐向高频移动,说明复合体系从"类液态"转变为"类固态",发生流变逾渗现象。流变逾渗阈值小于导电逾渗阈值是因为传递电子时石墨之间的距离比阻碍聚合物分子链运动时石墨之间的距离小。

聚合物导电复合材料的设计与制备研究进展

首先归纳了聚合物导电复合材料的导电机理,进而归纳了此类材料的微观结构设计思路,并且列举了金属与碳系导电填料应用在聚合物导电复合材料中的最新研究进展。目前,以改善材料导电性为主要目标,兼顾考虑材料的力学性能,通过设计导电填充体系的微观结构,筛选导电填料类型,调整制备工艺,可实现各类功能性聚合物导电复合材料的开发设计。而进一步降低复合材料中导电填料的导电逾渗阈值,提高聚合物导电复合材料制备工艺实用性也是近年来研究的热点。

柔性力敏导电高分子复合材料应用研究进展

柔性力敏导电高分子复合材料在可穿戴人-机交换界面、医疗监控、便携式运动设备及仿生机器人等领域具有巨大的应用前景。本文详细介绍了力敏导电高分子复合材料的导电逾渗理论、响应机理和灵敏度,综述了不同类型力敏导电高分子复合材料的力-电响应特性,总结了数值模拟方法在力敏导电高分子复合材料领域的研究现状,最后展望了力敏导电高分子复合材料的未来发展。

超临界CO2爆破剥离石墨/低密度聚乙烯导电复合材料

以低密度聚乙烯为基体,天然石墨为填料,通过熔融共混法制备了导电复合材料,并进一步采用超临界二氧化碳对其进行爆破处理,得到经CO2剥离分散后的导电材料。通过万用表、旋转流变仪和万能拉力试验机对超临界二氧化碳处理前后的复合材料的电性能、流变性能和力学性能进行了测试。结果表明,未经超临界二氧化碳处理,复合体系发生导电逾渗时填料含量为40%~45%,发生流变逾渗时填料含量为35%。经超临界二氧化碳处理后,导电逾渗发生时填料含量降低到25%~30%,体系的电阻率下降了1~2个数量级,流变逾渗现象出现的填料含量也降低至20%。并且与未经超临界二氧化碳处理的复合材料相比,处理后材料的拉伸强度与断裂伸长率均有所增加。

碳纳米管填充PUR-T基纳米复合材料气敏响应性能

以热塑性聚氨酯(PUR-T)为基体,以不同尺寸的多壁碳纳米管(MWCNTs1#及MWCNTs2#)为功能性填料,分别采用熔融共混和溶液共混法制备了不同填料含量的PUR-T基导电气敏纳米复合材料,并对纳米复合材料的力学性能、微观结构及其对挥发性有机物蒸汽(苯,四氯化碳、甲醛、乙醚)的气敏响应性能进行了系统研究。结果表明,采用溶液法制备的PUR-T/MWCNTs 2^#纳米复合材料在填料含量为5%时其体积电阻率从纯PUR-T的1012下降到105,并具有最佳的气敏响应综合性能。PUR-T基纳米复合材料对苯、甲醛等亲油性有机溶剂蒸汽具有较高的响应度(达到104~105级),而对甲醛、乙醚等亲水性有机溶剂蒸汽的响应度较低。纳米复合材料在苯蒸汽与干空气循环检测使用时均具有良好的稳定性。机理分析表明纳米复合材料的气敏行为主要是由于PUR-T基体的溶胀效应引起MWCNTs网络的断开和蒸汽分子在MWCNTs上的吸附所致,而前者起主要作用。

聚甲基丙烯酸甲酯改性碳纳米管及其在聚合物中的应用

本文利用引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)在碳纳米管(CNTs)表面引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合,使CNTS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),提高CNTs与基体的界面粘结力,改善CNTs在基体中的分散状态。通过熔融共混法制备PVDF/CNTs和PVDF/CNTs-PMMA复合材料。结果表明改性后的CNTs在PVDF中的分散更好,PVDF/CNTs复合材料的导电逾渗阈值为0.7 vol%,PVDF/CNTs-PMMA复合材料的导电逾渗阈值为0.28 vol%,降低了60%。这表明通过对填料化学改性是一种降低复合材料逾渗阈值的有效方法。

超声辅助喷射电沉积Ni-Gns复合镀层制备工艺

针对传统的石墨负极存在着比容量低、充电时体积膨胀大导致电极结构不稳定、倍率性能差等缺点,提出采用镍-石墨烯纳米薄片(Ni-Gns)复合镀层作为锂离子电池负极材料的解决方案.为验证该材料的性能,创新研制超声辅助喷射电沉积实验装置,在不同的工艺条件下制得Ni-Gns复合镀层,并制成电池负极.采用正交实验法,以电极充放电循环50次后的放电容量为评价指标,测定最优的电沉积工艺参数组合.结果表明,电沉积参数显著性顺序为:Gns的掺量m>镀层厚度h>电流密度D>镀液温度T,最优数值组合为:m=0.75 g·L^(-1),h=30μm,D=33 A·dm^(-2),T=35℃.观察在此条件下制得的镀层的表面形貌和微观结构,发现Ni-Gns复合镀层结构致密,界面结合良好,Gns在其中弥散分布;给出碳族纳米纤维(晶须)作为增强相的过渡族金属-碳族复合材料电沉积过程机理模型.研究认为:超声波起到提升电沉积效率、改善镀层组织结构的作用;在功率超声和电沉积的协同作用下,Ni(基体相)和Gns(增强相)之间形成由"镍桥"搭接构成的密集且分布均匀的"逾渗导电网络",结合Gns的多层细密蜂窝状薄片结构和自身优异的力学、电化学性能,因此该材料的导电性能优异、结构稳定,适合用作锂离子电池负极材料.

聚醚砜对连续碳纤维/聚醚醚酮复合材料性能的影响

以聚醚砜(PES)作为第三组分及活化PES作为连续碳纤维(CCF)的表面改性剂制备CCF/聚醚醚酮(PEEK)复合材料,重点研究CCF/PEEK复合材料的制备工艺方法对其性能的影响。结果表明:PES作为第三组分制备的CCF/PEEK复合材料,当填充16wt%的CCF时,复合材料表面电阻降低到10^(7)~10^(9)Ω,出现导电逾渗状态,此时摩擦系数降到最低(0.2430)。活化PES作为表面改性剂制备的CCF/PEEK复合材料,当填充30wt%的CCF时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高到236.2 MPa、345.1 MPa、12.3 kJ/m^(2),相比无PES改性的CCF30/PEEK复合材料分别提高了13.69%,21.70%,36.97%,其中PES起到显著的均匀分散CCF与界面粘结作用。摩擦学研究结果表明,复合材料的摩擦性能不仅取决于润滑材料CCF在基体中的分布还取决于CCF与基体的界面作用力。