聚合物基復(fù)合材料PTC性能研究.pdf

1、聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料不僅綜合了無(wú)機(jī)填料的導(dǎo)電性和聚合物材料優(yōu)良的柔韌性，還具有單組分所不具有的新的物性，并且由于其成本低、易加工成型、可設(shè)計(jì)性好等特點(diǎn)是陶瓷基材料所不可替代的，從而迅速成為PTC材料開發(fā)研制的熱點(diǎn)。本工作以高密度聚乙烯(IIDPE)及聚丙烯(PP)兩種非完全結(jié)晶聚合物為基體，以納米炭黑(CB)以及碳纖維(CF)無(wú)機(jī)粒子做填料，研究了復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨溫度的變化規(guī)律，即PTC性能。內(nèi)容包括： (1)采用鈦酸酯偶聯(lián)劑

2、、硅烷偶聯(lián)劑及稀硝酸等分別對(duì)納米CB粒子進(jìn)行表面改性，以PP為基體，研究了不同改性方法所得CB粒子在聚合物中的分散行為，以及改性方法對(duì)復(fù)合材料滲流閾值附近導(dǎo)電及介電行為的影響。認(rèn)為偶聯(lián)劑能夠在CB和基體間起到架橋作用，有效改善兩者間的結(jié)合性，尤其是鈦酸酯偶聯(lián)劑由于形成的柔性單分子層結(jié)構(gòu)，較硅烷偶聯(lián)劑更有效地提高了材料的介電及PTC性能，并可提高材料的穩(wěn)定性。 (2) 以CB分別填充單組分聚合物HDPE和PP，研究了基體組分的熱性

3、能及結(jié)晶度對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電行為的影響。發(fā)現(xiàn)不同基體使材料具有不同的滲流閾值，CB/HDPE復(fù)合材料較CB/PP具有更強(qiáng)的PTC效應(yīng)可能源于HDPE具有較高的結(jié)晶度。 (3)通過(guò)CB填充不相容聚合物體系HDPE/PP，研究了二元聚合物基復(fù)合材料特殊的導(dǎo)電行為。研究結(jié)果表明滲流閾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CB和單一聚合物復(fù)合，且最低的滲流閾值及最強(qiáng)PTC效應(yīng)均出現(xiàn)在兩相聚合物體積比非常接近1/1時(shí)。非常低的滲流閾值可歸因于CB在其中一相基體中的選擇性

4、分布以及當(dāng)兩相聚合物體積相同時(shí)所引起的雙滲閾效應(yīng)，而顯著的PTC效應(yīng)可能正是由于這種雙滲閾結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及二元聚合物基體相連續(xù)的體積膨脹所引起。這種具有特殊低滲流閾值的雙組分聚合物基復(fù)合材料在PTC材料及高介電材料領(lǐng)域具有潛在的工程應(yīng)用價(jià)值。 (4) 以具有長(zhǎng)徑比的CF填充CB/聚合物復(fù)合材料，研究了第二相無(wú)機(jī)填料對(duì)材料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)電性能的影響。適量CF的引入由于其在CB粒子間的橋梁作用使相同填料含量時(shí)復(fù)合材料的電導(dǎo)率得到提高，填充C