環(huán)氧樹脂-鍍鎳碳纖維導(dǎo)電復(fù)合泡沫的制備及性能研究.pdf

1、聚合物基導(dǎo)電復(fù)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(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。環(huán)氧樹脂(EP)最為應(yīng)用最廣泛的熱固性樹脂之一，它具有優(yōu)良的機(jī)械、熱穩(wěn)定以及耐化學(xué)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(dǎo)電泡沫具有很重要的研究意義。本文采用化學(xué)鍍的方法成果制得了具有較大長徑比和高導(dǎo)電率的鍍鎳碳纖維(NCCF)，并采用模壓加化學(xué)發(fā)泡的方法制備了EP/NCCFs導(dǎo)電復(fù)合泡沫。在這基礎(chǔ)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(dǎo)電泡沫內(nèi)，研究了這兩種填料摻雜后，對(duì)導(dǎo)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(dǎo)電泡沫。
　　(1)通過化學(xué)鍍的方法成功制備了具有核-殼結(jié)構(gòu)的NCCF。NCCF的電導(dǎo)率可高達(dá)167 S·cm-1。以NCCF為導(dǎo)電填料，EP為基體，通過化學(xué)發(fā)泡法制備了一種輕質(zhì)具有電磁屏蔽(EM

3、I)性能的導(dǎo)電復(fù)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(jié)構(gòu)。導(dǎo)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(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)電復(fù)合泡沫在8.2-12.4GHz頻率范圍內(nèi)的EMI效能(SE)和比EMISE分別可以高達(dá)33 dB和77.4 dB cm3 g-1。
　　(2)在EP/NC

4、CFs導(dǎo)電泡沫的基礎(chǔ)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(zhì)的EP基導(dǎo)電泡沫。由于NCCF與不同維度導(dǎo)電填料的協(xié)同效應(yīng)以及較大的長徑比，其可以和第二導(dǎo)電填料(ACET或CNT)在聚合物基體中互相搭接并形成完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。摻雜后導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dá)41 dB和227 dB cm3 g-1。
　　(3)在EP/NCCFs/ACETs導(dǎo)電泡沫的基礎(chǔ)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(dǎo)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(xué)性能有所提高。