超高相对分子质量聚乙烯/石墨烯微片复合材料的导电行为研究

采用溶液混合、超声波分散的方法制备了超高相对分子质量聚乙烯（PE UHMW）/石墨烯微片（GNPs）复合材料,研究了PE UHMW/GNPs复合材料的导电行为和阻温特性。结果表明,本方法可以使GNPs在PE UHMW基体中良好地分散;复合材料表现出典型的导电渗流行为,渗流阈值为2.8 %（质量分数,下同）;在高于渗流阈值的情况下,PE UHMW/GNPs复合材料的正温度系数效应（PTC）强度随GNPs含量的增加而减小,在渗流阈值附近复合材料的PTC强度最高;PE UHMW/GNPs复合材料的阻温特性重复性较好,多次热循环后PTC强度趋于稳定。     

溶液法制备的CB/HDPE/UHMWPE复合材料的导电性能

以导电炭黑(CB)为填料,高密度聚乙烯(HDPE)和超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)为基体,通过超声溶液分散法制备了CB/HDPE/UHMWPE复合材料,并研究了CB含量对复合材料体积电阻率和阻-温特性的影响。研究发现,当HDPE∶UHMWPE质量比为7∶3,CB含量在5%左右时,CB/HDPE/UHMWPE复合材料能够形成完善的导电网络,材料具有较好的电性能;材料的体积电阻率随着温度的升高变大,在熔点附近时剧增,且材料的正温度效应(PTC)强度在CB含量大于渗流阈值的范围内,随着CB含量的增加而逐渐减小。通过多次对复合材料进行热循环测试发现CB/HDPE/UHMWPE复合材料具有良好的热稳定性。     

聚丙烯/炭黑复合材料的导电逾渗行为和PTC特性

以聚丙烯(PP)为基体、炭(黑CB)为填料制备复合材料,研究了不同CB种类的PP/CB复合材料的导电逾渗行为和电阻正温度系数效(应PTC)特性,同时利用扫描电镜对复合材料的微观形态进行了分析。结果表明:CB的结构性越高,比表面积越大,则其填充的复合材料逾渗阈值越低,PP/VulcanXC-72体系的逾渗阈值约为2.5%,而PP/40B2体系约为3.5%;CB的比表面积越小,结构性越低,则相同质量分数时其填充的复合体系的PTC强度越大P,P/40B2体系的PTC强度大于PP/VulcanXC-72体系。     

SBS改性PP基导电复合材料

采用(苯乙烯/丁二烯/苯乙烯)共聚物(SBS)改性聚丙烯(PP)为基体,炭黑(CB)为导电填料制备了导电复合材料。研究了导电复合材料的电性能及力学性能;同时探讨了CB在PP/SBS基体中富集的相关影响因素。结果表明,在基体中加入质量分数为20%的SBS可以大幅提高同等CB含量下导电复合材料的电导率,增加材料的韧性;在CB质量分数仅为10%的情况下富集效果更为明显。     

EP/GNSs复合材料的电性能研究

以KNG–180石墨烯微片(GNSs)为导电填料,双酚A型环氧树脂(EP)E–54为基体,并分别用2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)和甲基四氢邻苯二甲酸酐(Me THPA)为固化剂,采用超声分散法制备了EP/GNSs导电复合材料。研究了不同固化剂及GNSs含量对EP/GNSs复合材料电性能的影响。结果表明,两种固化剂固化的复合材料均具有明显的导电逾渗行为和正温度系数(PTC)效应;2,4-EMI固化的复合材料的逾渗阈值为5.1%,Me THPA固化的为4.5%;Me THPA固化的复合材料具有更强的PTC效应和更低的室温电阻率,但大量实验发现Me THPA固化的复合材料电性能实验结果重复性相对较差,且易存在负温度系数效应,故仍采用2,4-EMI作为EP/GNSs导电复合材料的固化剂。随GNSs含量增加,2,4–EMI固化的复合材料室温电阻率逐渐降低,PTC强度先升高后降低,当GNSs质量分数达到8%时,复合材料的PTC强度最高,达到2.3,且经过3次热循环之后,其阻–温曲线的热循环稳定性变好。     

高密度聚乙烯/植物纤维复合材料性能研究

采用双螺杆挤出机制备了一系列的高密度聚乙烯(PE–HD)/木粉(WF)和PE–HD/秸秆粉(SF)复合材料,研究了马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)及丙烯酸酯接枝聚乙烯(PE-g-AE)的用量对复合材料的拉伸性能、冲击性能和熔体流动速率(MFR)的影响,并对PE–HD/WF与PE–HD/SF复合材料的性能进行了比较。结果表明,PEg-MAH和PE-g-AE均可增韧PE–HD/WF和PE–HD/SF复合材料,PE-g-AE的增韧效果总体上优于PE-g-MAH;PE-g-MAH和PE-g-AE降低了PE–HD/WF复合材料的拉伸强度,但对PE–HD/SF复合材料有一定的增强作用;PE-g-MAH和PE-g-AE可在一定程度上提高PE–HD/WF复合材料的MFR,而PE–HD/SF复合材料的MFR总体上随PE-g-AE用量增加而增大,随PE-g-MAH用量增加而减小;在PE-g-AE作用下,除拉伸强度外,PE–HD/SF复合材料的冲击强度、断裂伸长率、MFR总体上均高于PE–HD/WF复合材料;当PE-g-AE的用量为其与PE–HD总质量的5%时,PE–HD/SF复合材料的综合性能最佳。     

PE-UHMW/GNPs导电复合材料的制备和表征

采用超声溶液分散法制备出超高分子量聚乙烯/石墨烯(PE-UHMW/GNPs)导电复合材料,研究了该材料的导电渗流行为和阻-温特性。研究发现,PE-UHMW/GNPs导电复合材料的导电渗流阈值为3.8%,即当导电填料在体系中的质量分数达到3.8%时,材料内部逐渐形成较为完善的导电网络,从而实现其导电特性。研究和探讨了PE-UHMW/GNPs导电复合材料的正温度系数(PTC)效应和负温度系数(NTC)效应。研究发现,PE-UHMW/GNPs导电复合材料的PTC效应会随着GNPs含量的增加逐渐增强,当导电填料GNPs的添加量达到3.8%时,通过阻-温曲线可以观察到,PE-UHMW/GNPs导电复合材料具有最大的PTC强度和相对较低的室温体积电阻率。场发射扫描电子显微镜分析结果表明,GNPs和PE-UHMW之间的相互作用会随着热循环次数的不同而发生变化,最终会影响到材料的PTC效应。     

改性炭黑对多相聚烯烃/炭黑导电复合材料阻温特性的影响

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体,研究了不同组分及炭黑(CB)改性方法对PE/聚丙烯(PP)/CB多相聚烯烃导电复合材料阻温特性的影响.结果表明,在PE中添加PP能显著降低材料的室温体积电阻率,适量的CB能够提高材料的正温度系数(PTC)强度.经过硝酸和过硫酸钾改性的CB能够有效提高复合材料的导电性和PTC强度,其中硝酸改性的CB能与聚烯烃形成强物理吸附,使CB粒子高温下更容易分开,PTC强度比未改性时提高了25.65％.此外,改性CB能使复合材料的NTC效应降低,其中过硫酸钾使CB表面氧含量增加,提高了CB在聚烯烃中的吸附力,抑制高温团聚,经过硫酸钾改性CB的复合材料的NTC强度从未改性的0.675降低到改性后的0.339.     

DCP对动态硫化阻燃PE–HD/EPDM性能的影响

将过氧化二异丙苯(DCP)添加到碱式碳酸镁阻燃高密度聚乙烯/三元乙丙橡胶(PE–HD/EPDM)体系中,采用动态硫化法制备了阻燃PE–HD/EPDM材料。利用热重–差示扫描量热法分析了阻燃PE–HD/EPDM的热稳定性,扫描电子显微镜观察了阻燃PE–HD/EPDM的微观形貌,研究了DCP含量对阻燃PE–HD/EPDM性能的影响。结果表明,DCP的质量分数为1.0%时,阻燃PE–HD/EPDM材料的拉伸强度为9.7 MPa,断裂伸长率为1.2%,缺口冲击强度为39.5 kJ/m2,极限氧指数为30.8%;加入DCP后,PE–HD/EPDM材料的吸热峰有所滞后、燃烧炭层更为致密。     

微螺旋碳纤维/高密度聚乙烯复合材料电渗流行为及机制

以微螺旋碳纤维(CMCs)作为复合材料的导电填料,以高密度聚乙烯(HDPE)作为复合材料的基体树脂,研究了CMCs/HDPE基复合材料的电渗流行为、渗流阈值附近复合材料的导电机制。结果表明:CMCs/HDPE复合材料存在明显的渗流行为,其渗流阈值为6.28%(CMCs的体积分数)或9.77%(CMCs的质量分数);当CMCs的体积分数接近于渗流阈值时,CMCs/HDPE复合材料的导电方式由隧道效应所致。     

炭黑/碳纳米管/环氧树脂复合材料的导电渗流行为研究

采用超声分散溶液混合法制备炭黑/碳纳米管/环氧树脂(CB/CNTs/EP)复合材料,研究了不同几何结构的炭系填料的导电作用,并且通过体积电阻率测试和扫描电镜等手段分别对其电性能和微观形貌进行了表征与分析。结果表明,在CB/CNTs/EP复合材料中,CB和CNTs按质量比4:1填充复合体系的渗流阈值为3.8%,介于两种填料单独使用时的两个渗流阈值之间。不同结构纳米材料(CB和CNTs)的混用会在环氧树脂体系中形成更稳定的导电网络,提高了复合材料的导电性。     

二氧化硅对EP/CB复合材料电性能的影响

以二氧化硅( SiO2)为添加剂,低结构炭黑(CB)为导电填料,环氧树脂(EP)为基体树脂,甲基四氢邻苯二甲酸酐( MeTHPA)为固化剂,采用超声分散溶液混合法制备EP/CB/SiO2复合材料.通过电阻-温度特性测试和扫描电镜等分别对其电性能和微观形貌进行了表征与分析.结果表明,随SiO2含量增加,复合材料的室温体积电阻率先下降后上升,当SiO2质量分数为0.5％时,电阻率达到最小值;含SiO2的EP/CB/SiO2导电复合材料仍具有正温度系数( PTC)和负温度系数(NTC)效应,但其PTC强度小于EP/CB复合材料,NTC效应也弱于EP/CB体系.     

木质纤维填料对PE–HD基木塑复合材料热性能的影响

分别以木粉、竹粉、稻壳粉三种木质纤维为填料,高密度聚乙烯(PE–HD)为基体,采用模压成型法制备木塑复合材料,对复合材料的热膨胀性能和热失重特性进行了研究。结果表明,三种木质纤维填充PE–HD复合材料的线性热膨胀系数顺序为:PE–HD/木粉复合材料PE–HD/竹粉复合材料PE–HD/稻壳粉复合材料;PE–HD/木粉复合材料的线性热膨胀系数随着木粉含量的增加和木粉粒径的减小而减小,木粉质量分数为65%、粒径为150μm时,复合材料的线性热膨胀系数最小。PE–HD基木塑复合材料的热分解过程分为两个阶段,第一阶段主要为木质纤维分解阶段,第二阶段主要是PE–HD分解阶段;PE–HD/木粉复合材料起始失重温度高于竹粉和稻壳粉填充的复合材料;且PE–HD/木粉复合材料中木粉含量越高,第一阶段分解速率及失重量越大;木粉粒径越小,复合材料起始分解温度越低。     

聚丁烯/有机蒙脱土复合材料的阻隔性能研究

通过熔融共混法制备了聚丁烯/有机蒙脱土(PB/OMMT)复合材料,研究了不同的OMMT质量分数对复合材料阻隔性能和力学性能的影响,并通过吸油值进行阻隔性能的表征。结果表明,加入质量分数为1%的OMMT对复合材料的力学性能影响最小,且拉伸强度有所提高,但阻隔性能并无改善,随着OMMT质量分数的增加,复合材料的阻隔性能和力学性能均有所下降,但当加入质量分数为7%的OMMT时,阻隔性能明显得到提高。由X射线衍射仪(XRD)分析和扫描电子显微镜(SEM)观察研究复合材料的结晶性能和层状形貌可知,当加入质量分数为7%的OMMT时,PB的异相成核增多,OMMT的间距更易被拉开,形成插层结构,有利于阻隔性能的提高。     

有机蒙脱土用量对溴化丁基橡胶/炭黑复合材料结构与性能的影响

采用共混插层工艺制备了溴化丁基橡胶(BIIR)/炭黑(CB)/有机蒙脱土(OMMT)复合材料,并考察了OMMT用量对复合材料的微观结构、力学性能、动态力学性能、气密性及热氧老化性能的影响。结果表明,随着OMMT用量的增加,BIIR/CB/OMMT复合材料的气密性显著提高,当OMMT用量为5份(质量)时透气系数下降了28.9%。OMMT能明显改善复合材料的热氧老化性能,抗张积保持率达到0.90左右,最大可提高15.9%。OMMT的加入使得复合材料在0~60℃的损耗因子下降,降低了其动态生热。     

CB结构度对隔离型PP/PE–UHMW/CB导电复合材料的影响

通过乙醇辅助超声分散–热压法制备了具有隔离结构的聚丙烯(PP)/超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)/炭黑(CB)导电复合材料。利用偏光显微镜和扫描电子显微镜分析了所制备的导电复合材料的结构与形貌,并研究了不同结构度的CB对复合材料逾渗行为的影响。结果表明,所制备的隔离型导电复合材料中,CB被PE–UHMW所隔离,高结构度CB主要分布在PP与PE–UHMW的界面处,而低结构度CB在PP与PE–UHMW的界面处及PP基体中均有分布。相比传统熔融法,采用上述方法制备的隔离型导电复合材料具有较低的逾渗值和更好的导电性能。其中,由高结构度CB制备的导电复合材料具有更低的逾渗值。     

环氧树脂/有机蒙脱土复合材料的制备与力学性能研究

利用插层聚合法制备了环氧树脂/有机蒙脱土(EP/OMMT)复合材料.采用XRD对复合材料进行了表征,并研究了复合材料力学性能.实验表明:环氧树脂/有机蒙脱土形成了剥离型的纳米复合材料结构;环氧树脂中加入适量的有机蒙脱土,可以提高环氧树脂的拉伸强度和冲击强度.当经过改性的OMMT质量分数为5%时,EP/钛酸酯偶联剂(Coupler)-OMMT复合材料的拉伸强度达到51.21 MPa,提高了40.26%;当OMMT质量分数为3%时,EP/Coupler-OMMT复合材料冲击强度达25.31 kJ/m2,提高了34.56%.     

CB/PE阻燃抗静电复合材料的制备和性能研究

制备了聚乙烯基炭黑(CB)导电复合材料;并研究了偶联剂、抗静电剂、阻燃剂、增韧剂、碳纤维对CB/聚乙烯(PE)复合材料电性能的影响。其中偶联剂、抗静电剂、阻燃剂、碳纤维对电性能起正作用,能有效降低体系的体积电阻率;新增韧剂在质量分数小于15%之前起正作用,添加量增加则为反作用,不利于炭黑的分散,使材料转变为绝缘体。试验中运用均匀设计的方法对体系配方进行了优化,经过电学、力学和燃烧测试后,筛选得到了综合性能较好的样品。     

高抗冲聚苯乙烯/炭黑导电复合材料 PTC效应的研究

采用SEM、XRP、DSC和体积膨胀等手段对非结晶形HIPS／CB（聚苯乙烯／炭黑）导电复合材料的导电行为进行分析。实验结果表明，HIPS／CB导电复合材料的渗流区域较窄，炭黑含量为30～40g时，电阻发生急剧降低，在渗流阀值附近导电复合材料的电阻率变化最大，跃迁强度为2.2个数量级；HIPS／CB导电复合材料的PTC起始转变温度在85℃左右，与HIPS的玻璃化转变温度接近，HIPS作为非晶材料其体积膨胀较弱，并不足以单独解释PTC效益。     

低密度聚乙烯/炭黑/季戊四醇复合材料PTC特性的研究

采用流变仪制备了低密度聚乙烯/炭黑(LDPE/CB)复合材料和LDPE/CB/PE(季戊四醇)复合材料,研究了PE对LDPE/CB体系正温度系数(PTC)效应及负温度系数(NTC)效应的影响;并对复合材料进行了热循环测试,研究季戊四醇对PTC材料重演性的影响。结果表明,PE对LDPE/CB体系的PTC强度没有影响,对NTC效应有一定的抑制作用,对重演性有一定的改善作用。