環(huán)氧樹脂-鍍鎳碳纖維導電復合泡沫的制備及性能研究.pdf

1、聚合物基導電復合泡沫由于其優(yōu)異的性能而在包裝、傳感器以及電磁屏蔽等領域得到廣泛應用。環(huán)氧樹脂(EP)最為應用最廣泛的熱固性樹脂之一，它具有優(yōu)良的機械、熱穩(wěn)定以及耐化學腐蝕性能。因此，以EP為聚合物基體制備高性能化和多功能化導電泡沫具有很重要的研究意義。本文采用化學鍍的方法成果制得了具有較大長徑比和高導電率的鍍鎳碳纖維(NCCF)，并采用模壓加化學發(fā)泡的方法制備了EP/NCCFs導電復合泡沫。在這基礎上，通過少量不同維度的碳系填料(炭黑(

2、ACET)和碳管(CNT))摻雜到EP/NCCFs導電泡沫內，研究了這兩種填料摻雜后，對導電泡沫性能的影響。我們還將納米四氧化三鐵部分替代ACET摻雜到EP/NCCFs/ACETs體系中，得到了磁性粒子摻雜EP/NCCFs/ACETs的導電泡沫。
　　(1)通過化學鍍的方法成功制備了具有核-殼結構的NCCF。NCCF的電導率可高達167 S·cm-1。以NCCF為導電填料，EP為基體，通過化學發(fā)泡法制備了一種輕質具有電磁屏蔽(EM

3、I)性能的導電復合泡沫，所制得的EP/NCCFs泡沫在NCCF含量為0-5.03vol％之間具有良好的泡孔結構。導電泡沫的密度可以低至0.45 g cm-3。由于NCCF較大的長徑比以及在泡孔框架中的選擇性分布，NCCF在聚合物基體中可以很容易地相互連接，從而構建導電網絡。導電復合泡沫在8.2-12.4GHz頻率范圍內的EMI效能(SE)和比EMISE分別可以高達33 dB和77.4 dB cm3 g-1。
　　(2)在EP/NC

4、CFs導電泡沫的基礎上，通過摻雜少量的ACET以及CNT，利用相同的方法制備了更加輕質的EP基導電泡沫。由于NCCF與不同維度導電填料的協(xié)同效應以及較大的長徑比，其可以和第二導電填料(ACET或CNT)在聚合物基體中互相搭接并形成完善的導電網絡。摻雜后導電泡沫的密度可以低至0.18 g cm-3，泡孔直徑有所減小，泡孔密度增加。且其電導率和EMI性能明顯提高，逾滲值顯著減小，分別可以降低到0.60和0.41 vol％。其中，CNT摻雜后

5、的EP/NCCFs/CNTs導電泡沫的平均EMI SE和比EMI SE是ACET摻雜后的兩倍，分別可以高達41 dB和227 dB cm3 g-1。
　　(3)在EP/NCCFs/ACETs導電泡沫的基礎上，用磁性納米四氧化三鐵部分替代ACET摻雜到此泡沫體系中。納米四氧化三鐵摻雜以后，泡孔直徑有所減小，泡孔密度增加。盡管泡沫的電導率隨四氧化三鐵的摻雜量的增加而減小，但是由于四氧化三鐵的磁性和剛性，其EMI性能和力學性能有所提高。