雙逾滲高分子導(dǎo)電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、高分子導(dǎo)電復(fù)合材料是將導(dǎo)電填料填充到聚合物基體中而形成的一類具有導(dǎo)電性能的高分子復(fù)合材料。由于具有優(yōu)良的可加工性、可調(diào)控的導(dǎo)電性能以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，高分子導(dǎo)電復(fù)合材料受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，目前往往需要向聚合物基體中填充大量的導(dǎo)電填料才能使高分子復(fù)合材料實現(xiàn)由絕緣到導(dǎo)電的轉(zhuǎn)變，這不僅提高了材料的制造成本，也降低了材料的力學(xué)性能和加工性能。因此，如何制備具有超低導(dǎo)電逾滲閾值的高分子導(dǎo)電復(fù)合材料成為人們研究的熱點。研究表明，將

2、導(dǎo)電填料填充到具有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的不相容共混體系中，利用雙逾滲效應(yīng)可以有效地降低高分子導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值。但是，由于不相容共混體系中兩相間相容性差，界面黏附力小，具有雙逾滲結(jié)構(gòu)的高分子導(dǎo)電復(fù)合材料的力學(xué)性能存在一定的缺陷。因此，本文主要圍繞如何降低高分子導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值并提高其力學(xué)性能開展了一系列的研究工作，主要的研究結(jié)果如下：
　　1.本文設(shè)計了一種簡單、有效的熱力學(xué)方法將多壁碳納米管（MWCNTs）精確地調(diào)控到具

3、有雙連續(xù)結(jié)構(gòu)的聚苯乙烯（PS）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）共混體系的相界面，進而制得了具有超低導(dǎo)電逾滲閾值的高分子導(dǎo)電復(fù)合材料。這種MWCNTs界面分布的實現(xiàn)是由于MWCNTs表面與PS之間的?-?相互作用和MWCNTs表面的羧基基團與PMMA之間的偶極-偶極相互作用的相互平衡。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MWCNTs表面羧基基團的含量為0.73wt%時，?-?相互作用能夠與偶極-偶極相互作用達到平衡，此時MWCNTs可以被精確地調(diào)控到PS/PMMA

4、的相界面。由于MWCNTs在雙連續(xù)相的界面形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，PS/MWCNTs/PMMA復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值由1.81wt%（MWCNTs/PS復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值）或1.46wt%（MWCNTs/PMMA復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值）降低至0.017wt%，這是目前文獻報道的一個非常低的導(dǎo)電逾滲閾值。
　　2.本文利用雙逾滲效應(yīng)制備了導(dǎo)電逾滲閾值為1.45wt%的炭黑（CB）/PS/聚丙烯（PP）（PS/PP=60w/40w）高分子導(dǎo)

5、電復(fù)合材料。然而，由于PS、PP不相容共混體系的界面黏附力弱，CB/PS/PP（60w/40w）高分導(dǎo)電復(fù)合材料的力學(xué)性能較差。盡管增容劑聚（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯）（SEBS）三嵌段共聚物的添加可以顯著地提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，但是當(dāng)SEBS的含量超過3wt%時，該復(fù)合材料的導(dǎo)電性能卻大幅度降低。這是由于增容劑SEBS的加入會減小不相容共混體系的相尺寸，進而破壞雙逾滲結(jié)構(gòu)中的兩相連續(xù)性。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)SEBS的含量為2wt%時，CB