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文檔簡介
1、碳納米管具有優(yōu)異的導電性、導熱性和力學強度,但由于易團聚,碳納米管的應用受到很大限制,碳納米紙(buckypaper,BP)的發(fā)明大大擴展了其應用范圍。本文采用真空抽濾法制備了碳納米紙,并以碳納米紙?zhí)畛渚郾?PP)與環(huán)氧樹脂(EP)制備三明治結(jié)構(gòu)的復合材料,研究了其結(jié)構(gòu)與性能。
首先,以三種不同結(jié)構(gòu)的多壁碳納米管(MWCNT)為原料,探究了MWCNT的分散工藝,并用真空抽濾法制備了BP,研究了MWCNT尺寸結(jié)構(gòu)對碳納米紙的結(jié)
2、構(gòu)與性能的影響。通過紫外光譜及溶液電阻的測試,確定了合適的分散工藝。懸浮液穩(wěn)定性測試表明,“粗而長”與“細而長”的MWCNT穩(wěn)定性較好,曲拉通X-100可以顯著提高懸浮液穩(wěn)定性。對碳納米紙的性能測試結(jié)果表明,“細而長”的MWCNT,成膜性、電導率(29.5 S/cm)、熱導率(81.4 W·m-1·K-1)、機械性能(強度3.3 MPa)最好。在微觀結(jié)構(gòu)上,“細而長”的MWCNT制備的碳納米紙孔徑更為均勻,分布較窄。以上結(jié)果表明,“細而
3、長”的MWCNT制備的碳納米紙的綜合性能最優(yōu)。
以聚丙烯與BP通過熱壓法制備了PP/BP復合材料,研究了復合材料的電熱性能、導電性、熱性能與電磁干擾屏蔽效能(EMI SE)。結(jié)果表明,PP/BP復合材料的表面溫度依賴于外加電壓與BP填充量大小,復合材料在外加電壓下的電流隨時間延長出現(xiàn)先增大后逐漸平衡的趨勢。由于樹脂的浸漬,復合材料的電導率比BP有所下降,但仍高于傳統(tǒng)共混材料2~3個數(shù)量級,且隨溫度升高而逐漸增大。此外,BP的填
4、充提高了復合材料機械性能,BP填充量為3.7 wt%時,模量與強度分別比純PP提高了47.3%和19.7%。PP/BP復合材料在8.2~12.4 GHz(X波段)的電磁屏蔽主要依靠吸收損耗。復合材料的電磁屏蔽效能依賴于BP層的厚度,隨著BP厚度增大,屏蔽效能提高。BP厚度為70μm時,最高屏蔽效能達40 dB。通過調(diào)節(jié)BP層間距有效提高了屏蔽效能,層間距為1.5 mm時,2層BP(厚度50μm)的復合材料屏蔽效能可達44~51 dB。<
5、br> 以環(huán)氧樹脂為基體,通過澆鑄法制備了含單層或多層BP的EP/BP復合材料,研究了復合材料的微觀形貌、電熱性能、導電性、電磁屏蔽等性能。結(jié)果表明,BP浸漬后厚度增大了約120%,浸漬性良好。電熱性能測試表明,復合材料的表面發(fā)熱溫度隨BP厚度與外加電壓增大而增大。由于樹脂的浸漬,碳納米紙的導電性下降,隨溫度提高,電導率先減小后增大。BP提高了環(huán)氧樹脂的儲能模量,填充量為10.7 wt%時,常溫下儲能模量為純環(huán)氧樹脂的2倍,但對玻璃化
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