纳米二氧化钌对硅橡胶基力敏复合材料压阻性能的影响

选用乙烯基硅橡胶(SIR)为力敏复合材料基材,纳米二氧化钌(nano-RuO2)为导电功能粒子制备纳米RuO2/SIR力敏复合材料.测试了纳米RuO2/SIR复合材料的压阻性能,分析了纳米RuO2在纳米RuO2/SIR复合材料中的逾渗阈值区间以及纳米RuO2用量对纳米RuO2/SIR复合材料的压阻性能及其压阻性能稳定性的影响,在此基础上制备出具有较好压力敏感性及良好的压阻重复性能的纳米RuO2/SIR复合材料.研究结果表明,一定用量的纳米RuO2在改变硅橡胶电性能的同时,还具有显著的补强作用.     

表面接枝纳米氧化钌复合硅橡胶的压阻特性

将不同实验方法制备的金属钌颗粒高温氧化,生成的二氧化钌（RuO2）颗粒再经硅烷偶联剂表面修饰改性,红外吸收光谱（IR）证明硅烷分子修饰到氧化物表面。不同RuO2粉体分别与甲基乙烯基硅橡胶（PVMS）复合,对制备所得复合材料进行压阻测试,结果表明改性RuO2／硅橡胶复合材料在低压缩应变下具有较高的压阻重复性。     

硅烷偶联剂对EPDM/MVQ共混胶性能的影响

三元乙丙橡胶(EPDM)为非极性高分子材料,硅橡胶(MVQ)为半无机高分子材料。要获得性能优异的EPDM/MVQ共混胶,提高EPDM和MVQ的相容性是关键。研究了不同种类硅烷偶联剂作为相容剂对EPDM/MVQ共混胶性能的影响,并对偶联剂的并用进行了研究。实验结果表明:加入硅烷偶联剂Si-69或KH-550均能使EPDM/MVQ共混胶的力学性能得到改善;适量的硅烷偶联剂A-172与炭黑反应,使得炭黑成为体系的交联点,因此炭黑在共混体系中分散更均匀,从而使EPDM/MVQ共混胶达到较好的力学性能。     

SiO2纳米粉对炭黑／硅橡胶复合材料的压阻,阻温特性的影响

研究了添加导电炭黑和ＳｉＯ２纳米粉的硅橡胶复合材料的导电机理、压阻及阻温效应。发现：添加１５ｇ导电炭黑的硅橡胶（硅橡胶为１００ｇ，下同）的压阻效应，随着纳米Ｓｉ２量的增加显著提高。在一定压力范围内，电阻随压力增加而呈线性增加。只添加１５ｇ导电炭黑的硅橡胶材料的电阻率随温度升高而略为降低，而加入纳米级气相法生产的ＳｉＯ２的炭黑／硅橡胶复合材料的电阻随温度增加而增加。且其导电机制为欧姆导电。其电导率受     

炭黑/聚丙烯-聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)复合材料的介电性能和压阻性能

为了制备柔性较好的聚合物基压阻材料,利用熔融共混法制备了炭黑/聚丙烯-聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)(CB/PP-SEBS)复合材料,并研究了CB含量对CB/PP-SEBS复合材料介电性能和压阻性能的影响。结果表明:随着CB含量的增加,CB/PP-SEBS复合材料的介电常数、介电损耗及电导率均提高;CB/PP-SEBS复合材料发生导电逾渗时,CB的含量为12.2wt%;在CB/PP-SEBS复合材料发生弹性形变时,由于外力破坏了CB的导电网络,复合材料的电阻随着应变的增大而增大;循环压阻测试结果显示,在弹性变形区CB/PP-SEBS复合材料的电阻随着应变呈现周期性变化。研究结果可为制备具有稳定电阻变化的聚合物基压阻材料提供借鉴。     

炭黑/碳纳米管填充硅橡胶的制备及压阻性能研究

采用静电组装技术,制备"葡萄串"结构的炭黑(CB)/多壁碳纳米管(MWCNT)(CB/MWCNT)纳米复合材料,并以其作为导电填料,经混炼、压延和硫化后,制备柔性导电硅橡胶(SR)复合材料。分别以透射电子显微镜,扫描电子显微镜和压力-电阻测试研究不同配合比和掺量的CB和MWCNT的组装效果、分散状态和压阻特性。结果表明,CB和MWCNT的体积配合比为3∶2条件下,静电组装效果最好,静电组装形成的"葡萄串"结构,可以提高CB/MWCNT/SR的导电性和压阻特性,CB/MWCNT/SR的渗流阈值为22%,施加25N压力条件下,电阻率下降约30%,CB/MWCNT/SR表现出良好的压阻特性。     

导电炭黑填充硅橡胶的电阻温度系数

以炭黑(CB3100)为导电相,硅橡胶为基质制备导电复合材料。研究导电橡胶中炭黑质量分数对电阻温度系数的影响,并用填料对电阻温度系数的影响。以隧道效应理论为基础,给出了导电炭黑填充橡胶的电阻温度系数计算模型,结合实验得到温度对导电炭黑/硅橡胶电阻温度系数的影响主要体现在对其电阻率的影响;基体的体积热膨胀提高复合材料的电阻率,提高了正电阻温度系数;炭黑粒子间的隧道效应降低复合材料的电阻率,增强了负电阻温度系数;在炭黑/硅橡胶中加入少量碳纳米管,利用碳纳米管和炭黑的协同补强效应,使复合材料的导电性和稳定性提高。     

烯丙基离子液体修饰炭黑/硅橡胶复合材料的压阻特性

为改善炭黑在硅橡胶中的界面性质,通过机械研磨法,采用1-烯丙基-3-甲基-咪唑氯盐对炭黑进行表面修饰,再与硅橡胶混炼制备炭黑填充硅橡胶柔性复合压阻材料,研究了修饰炭黑对复合材料的导电渗流和压阻行为、压阻松弛和循环特性的影响。扫描电镜表明,与未经修饰的炭黑对比,修饰炭黑在硅橡胶基体中形成炭黑离子凝胶结构。由于炭黑离子凝胶的增塑作用及在靠近时相互排斥和在远离时相互吸引作用,离子液体修饰炭黑/硅橡胶复合材料较炭黑/硅橡胶具有更敏感的正压阻效应和更短的压阻松弛时间,并且循环压缩测试结果表明离子液体修饰炭黑/硅橡胶复合材料电阻变化具有更好的可重复性。     

炭黑填充粒子对导电硅橡胶压阻特性的影响

阐述了复合型导电高分子材料的导电机理,分析了4种导电炭黑填充量对导电硅橡胶导电特性的影响,实验分析了相同导电填料、不同质量分数情况下的导电硅橡胶压阻特性,分析了相同质量分数、不同导电填料对复合材料压阻特性的影响。研究表明,随着炭黑填充量的不断增加,复合材料体积电阻率均呈下降趋势;4种炭黑填充的导电硅橡胶渗流阀值较接近;导电硅橡胶的电阻-压力变化规律符合隧道效应理论模型;为保证导电硅橡胶具有良好的压阻特性,应根据原料控制好导电炭黑的添加量。     

滴胶/炭黑心电电极的制备及性能表征

以高透明水晶胶A胶,B胶和纳米级炭黑为反应原料,采用共混-模压成型法制备了滴胶/炭黑纳米复合导电材料。利用FT-IR、TGA和SEM对该复合材料组分、结构和形貌进行表征,并尝试将该导电复合材料与纯棉无纺布结合制备滴胶型心电电极,同时考察了该类心电电极的导电性能。结果表明,通过共混-模压成型法成功制备了纳米炭黑分散均匀的导电滴胶/炭黑纳米复合材料,其弹性模量为2.45 MPa,电导率为0.399μS/cm,制备的滴胶/炭黑心电电极电导率为7.051μS/cm,具有优异的导电性能,能够采集到稳定的人体心电信号,心电波谱单元清晰、稳定,信噪比高,可满足市场化应用要求。     

乙炔炭黑表面氧化改性及对硅橡胶压阻特性的影响

采用气相法和液相法分别对炭黑表面进行氧化预处理,通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜能谱分析等分析手段对处理后炭黑的结构进行了表征,并将其填充到硅橡胶中制成导电橡胶复合材料。通过扫描电镜对试样进行形貌分析,并以压阻试验台测试了所制试样的压阻性能。实验结果表明,在橡胶基质中气相法处理的炭黑分散性好于液相法,结果与炭黑在水溶性基质中的分散性相反。在200℃通O2氧化1h得到的炭黑表面修饰的羟基、羧基等含量高,在硅橡胶中的分布均匀,处理后炭黑的填充导电橡胶电阻降低1个数量级,并且呈良好压阻特性,进一步提高了基于导电橡胶的柔性压力传感器的应用范围。     

纳米颗粒复合硅橡胶电子显微分析与性能研究

水热法制备的纳米钌在空气中600℃退火30min获得粒径小于20nm金红石结构的导电二氧化钌。为了提高导电粒子在硅橡胶中的均匀分布，用乙烯基硅烷偶联剂对氧化钌表面进行改性，将改性的二氧化钌与硅橡胶复合制得导电硅橡胶。利用透射电子显微镜对颗粒的分布做了形象的分析。复合材料的低温电导测量表明，材料玻璃化转变显著地改变了宏观电导行为。     

改性材料对炭黑填充压敏硅橡胶导电性能的影响

针对纳米材料具有改善导电橡胶填料分散性、体系压阻特性及稳定性的效果,通过将2%的纳米白炭黑(SiO2)、非纳米白炭黑、纳米α-三氧化二铝(α-Al2O3)3种改性材料与不同含量炭黑并用填充硅橡胶,制备了导电硅橡胶。测试并研究了导电硅橡胶的渗滤阈值、压阻特性及压阻范围。讨论了导电硅橡胶的迟滞及弛豫性能。通过扫描电镜照片,分析了纳米材料对导电硅橡胶的改性机理。研究表明,添加纳米材料后,导电硅橡胶的渗滤阈值降低,压阻范围及压力敏感区间明显扩大;炭黑在导电硅橡胶中分散更加均匀;导电硅橡胶电阻弛豫时间显著缩短并且迟滞性降低。     

炭黑/硅橡胶导电复合材料微观结构及其导电特性

对炭黑/硅橡胶导电复合材料的微观结构及导电特性进行了研究。以液体硅橡胶为绝缘基体、纳米导电炭黑颗粒为填充材料制作的复合材料具有优良的导电特性,通过实验测试获得了不同炭黑含量下复合材料的电阻率,当炭黑质量分数4%时,可获得较好的导电性。利用电子扫描系统对炭黑颗粒在硅橡胶基体中的微观结构分布进行了观察,观察发现纳米炭黑颗粒主要以"团聚体"及与之相连的"链条"结构两种形式存在,并不是均匀规则的。将"团聚体"与"链条"结构简化为可变形的"大颗粒",在此基础上建立了相应的导电模型。     

流体作用下导电硅橡胶的压阻特性及弛豫特性

实验制备了不同导电硅橡胶试样,搭建了用于测试流体作用下导电硅橡胶压阻特性的试验平台并设计了测试方法,分别研究了在一定范围内液体静压下导电硅橡胶的体压阻特性、表面压阻特性、弛豫特性及在气压作用下的表面压阻特性。研究表明,在液体静压下,6%乙炔炭黑/2%纳米SiO2并用的试样所表现出的压阻性能最优,而纳米改性材料的添加与材料厚度的增大可以缩短导电硅橡胶的电阻弛豫时间;添加改性材料后,导电硅橡胶在气压作用下的压阻特性曲线明显优于单独添加乙炔炭黑的情况,而且随着材料厚度的增加其压阻特性有较好的提升。     

炭黑对苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚己内酯复合材料流变、力学及电学性能的影响

以苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚己内酯(SAN/PCL)复合材料为基体,导电炭黑(CB)为填料,采用熔融共混的方法制备了SAN/PCL/CB纳米复合材料。考察了CB含量对SAN/PCL/CB纳米复合材料流变特性、力学性能、电学性能和微观形貌的影响。结果表明,CB的加入能够诱导体系发生相分离,随着CB含量的增加,SAN/PCL/CB纳米复合材料的储能模量曲线在低频区呈现明显的“第二平台”,表现出明显的凝胶化现象,凝胶点为6.5%。在凝胶点前后,SAN/PCL/CB纳米复合材料的力学和电学性能发生明显变化,表明力学和电学性能均与流变特性具有一定相关性。形态分析表明,CB的加入可有效降低分散相的尺寸,CB的团聚是产生流变逾渗的根本原因。     

EPDM/MVQ的共混研究

采用机械共混法研究了三元乙丙橡胶/甲基乙烯基硅橡胶(EPDM/MVQ)并用的配方和工艺对共混胶物理机械性能和热空气老化性能的影响.从并用MVQ改性来提高EPDM耐热性方面考虑,单因素分析结果表明:以过氧化物DCP硫化为主,加少量硫磺或N,N-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)有助于二者的共硫化;填充高耐磨炭黑同时并用部分快压出炉炭黑综合性能较好;防老剂RID和MB能产生较好的协同效应;通过分别制备二者的母炼胶进行混炼,并加入少量硅烷偶联剂改善了两者的相容性.     

多元碳纳米材料协同改性玻璃微珠/环氧树脂复合材料

采用静电自组装法制备了还原氧化石墨烯表面修饰中空玻璃微珠（rGO@HGB）,与导电炭黑（CB）、石墨烯纳米片（GNPs）一起与环氧树脂（EP）共混,制备了CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料,并系统研究了复合材料的微观结构、导电性能和介电性能。结果表明,rGO@HGB的加入能够显著提高rGO@HGB/EP复合材料的导电性能和介电常数,进一步引入CB和GNPs后,形成了被rGO@HGB隔离的导电逾渗网络,rGO、CB和GNPs三者对提高CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料性能具有协同作用。在CB与GNPs的总含量固定为0.2vol%,且二者的体积比为10:1时,CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料的导电与介电性能最优,对应的体积电阻率为1.88×104 Ωcm,在1 kHz下的介电常数高达454.5,分别比CB-rGO@HGB/EP和GNPs-rGO@HGB/EP复合材料提高了11.3%和10.7%,而其介电损耗仅为0.065。      

填充炭黑对柔性触觉传感器用导电硅橡胶性能的影响

炭黑添加到绝缘的硅橡胶中,制备具有压阻特性的导电硅橡胶是触觉传感器常用的一种材料。通过实验研究3种填充炭黑制成的导电硅橡胶的渗流现象、相同体积分数时压阻特性。显示3种炭黑填充的导电硅橡胶具有不同的渗流阈值,同体积分数下的压阻特性也不相同。相同种类炭黑的添加量改变时,在渗流阈值附近导电硅橡胶的压阻特性最明显。利用扫描电镜(SEM)分析导电硅橡胶的断面形貌,表明导电硅橡胶性能与填料炭黑的分布有关,而炭黑的分布又与其结构相关:粒径越小、表观密度和比表面积越大的高结构炭黑分散性越好,导电硅橡胶的渗流阈值越小,相同体积分数下所获得压阻特性越显著。     

导电橡胶复合材料压力传感特性研究

基于填充型导电高分子柔性复合材料压阻效应,研究导电橡胶压力传感过程中的特殊性能。确定了实验材料与合成工艺,实验室制备出了炭黑填充型导电硅橡胶柔性复合材料,研究了复合材料压力传感特性主要影响因素。分别采用气相法和液相法对炭黑粒子进行表面氧化改性,可有效提高炭黑在基体材料中的分散性,从而改善和提高压力传感性能。双组分基体材料压阻特性优于单组分材料,粘度越大,压阻特性越好,压力传感过程中的电阻弛豫时间越短,电阻迟滞特性系数越小。炭黑与多壁碳纳米管并用,可增强复合材料力敏效应,提高复合材料压力传感性能。