炭黑填充不飽和聚酯樹脂導電復合材料的制備及性能研究.pdf

1、自20世紀70年代以來，填充型導電復合材料作為新型功能材料發(fā)展迅速，其可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電性能、力學性能，且成本低，易成型，因而廣泛應用于電子、能源、化工等領(lǐng)域。由于填料在基體中的微觀分散狀態(tài)對填充型導電復合材料的宏觀性能具有重要影響，因此填料在基體中的微觀分散狀態(tài)與其制備材料的宏觀性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)成為目前研究的熱點之一。
　　 本論文以不飽和聚酯樹脂為基體，以乙炔炭黑為導電填料，以玻璃纖維為增強材料，制備了一系列的導電復合材

2、料。研究了不同炭黑含量、攪拌速度、攪拌時間下材料固化前體系的粘度變化，固化后材料的電性能、力學性能及炭黑在樹脂中的微觀形態(tài)，同時采用偶聯(lián)劑對炭黑進行處理，分析上述因素對材料性能的影響，對比偶聯(lián)劑處理前后材料性能的變化。
　　 采用硅烷偶聯(lián)劑KH570對炭黑進行處理，測定炭黑對苯乙烯的吸液量，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑處理后炭黑對苯乙烯的吸液量從3.640 cm3/g降到1.854cm3/g，吸液量減少約一半。通過旋轉(zhuǎn)粘度計測定炭黑填充在

3、不飽和聚酯樹脂中的粘度，實驗發(fā)現(xiàn)炭黑含量對體系粘度影響較大，含量越高，粘度越大，偶聯(lián)劑處理后體系粘度及其變化均小于處理前，同時研究攪拌速度、攪拌時間對炭黑分散在樹脂中粘度變化的影響，結(jié)果表明攪拌速度為2500 r/min時，體系放置24 h后粘度增加量最小為19500 mPa·S，攪拌時間為20 min時，體系放置24 h后粘度增加量最小為13200 mPa·s，此時炭黑在樹脂中分散的最均勻穩(wěn)定。
　　 在上述研究的基礎上，通過

4、SEM觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)，并測定材料電性能、力學性能，研究炭黑微觀分散形態(tài)與材料宏觀性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。結(jié)果如下：(1)通過測定不同炭黑含量下材料的體積電阻率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)材料在炭黑含量為5％時產(chǎn)生滲濾現(xiàn)象，體積電阻率為1.07×105Ω·cm，采用硅烷偶聯(lián)劑對炭黑進行處理后，材料并未出現(xiàn)明顯的滲濾現(xiàn)象，但炭黑含量為6％時體積電阻率比處理前降低一個數(shù)量級。(2)同時研究攪拌速度、攪拌時間對材料電性能的影響，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)材料在2000 r

5、/min時電阻率最低為4.27×104Ω·cm，采用偶聯(lián)劑對炭黑進行處理后，材料在1500 r/min時電阻率最低為1.07×106Ω·cm，相比前者能夠在較低的攪拌強度下獲得最佳電性能；材料在20min時的體積電阻率最低為1.07×105Ω·cm，采用偶聯(lián)劑對炭黑進行處理后，材料的體積電阻率最低為2.0×106Ω·cm，隨著攪拌時間的延長其電阻率均不再出現(xiàn)大幅降低。(3)在炭黑含量為1％～6％的范圍內(nèi)，材料彎曲強度逐漸增大，增幅逐漸放