多壁碳纳米管增强炭黑/聚丙烯导电复合材料导电行为

为了充分利用不同导电粒子的导电作用,在炭黑(CB)/聚丙烯(PP)导电复合体系中引入了多壁碳纳米管(CNTs)。研究发现：引入的CNTs分散在CB粒子间起到“桥梁”作用,使体系的导电性能得到明显改善,并且CB∶CNTs为19∶1时其协同导电效果最好,该复合体系出现逾渗现象,对应的导电填料体积分数明显降低。在导电填料总体积分数为4.76%时,少量CNTs的引入就可使复合体系的体积电阻率从109Ω·cm下降到105Ω·cm;同时少量的CNTs能明显抑制炭黑/聚丙烯导电复合材料的正温度效应(PTC),使PTC强度从6.10降低到1.48,PTC转变峰温度从166℃升高到174℃。少量的 CNTs可以使PP的结晶温度提高12℃,对PP结晶的成核作用比CB更加明显。复合体系力学性能随导电填料体积分数增加而明显降低,但因为体积电阻率一定时CB-CNTs/PP体系所需导电填料体积分数较CB/PP体系明显降低,因此少量CNTs的引入能够使复合体系的力学性能得到更大程度的保持。     

碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的电学性能

采用喷雾干燥法可制备不同配比的碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）/粉末丁苯橡胶复合材料,观察CNTs在橡胶基体中的分散情况,检测复合材料的导电性能及介电性能,并进行了简要的理论分析。结果表明:CNTs在橡胶基体中获得了充分均匀的分散,有利于CNTs改性补强作用的发挥。与纯胶样品及填充炭黑（Carbon black,CB）样品相比, 填充CNTs样品在8~18GHz下具有较高的介电常数及低介电损耗。随着CNTs加入量的增加,CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料的电导率逐渐升高,当CNTs加入量为60phr（per hundred rubber）时,与纯胶样品及添加60phr CB样品相比,电导率提高近10个数量级;复合材料内部导电同时存在隧道导电机制和渗逾导电机制。采用喷雾干燥法制备的CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,将是一种综合性能良好的新型纳米复合材料,有望在抗静电橡胶、电磁屏蔽及介电材料等领域获得应用。      

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。     

氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能

以双酚A型二氰酸酯为树脂基体,平均粒径为3 μm的BaTiO3为功能填料,采用浇铸法研制氰酸酯复合电介质材料,考察了25℃,1MHz时氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能.结果表明,BaTiO3含量的增加提高了材料的介电常数,减小了材料的介电损耗,并且最大填充量为体系总质量的60%,此时介电常数最大(15.823),介电损耗最小(0.0037);随着树脂转化率的增加,材料的介电常数先增大后减小,而介电损耗一直在减小;硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)显著改善了BaTiO3粒子在氰酸酯基体中的分散效果,提高了材料的介电常数,保持介电损耗不变.     

抗菌抗静电型PP/CB复合材料的制备及性能研究

通过熔融共混制备抗菌及抗静电型PP/CB复合材料,研究了抗菌剂(美灵康乐)、抗静电剂(导电炭黑)对PP/CB复合材料的抗菌性能、电性能和力学性能的影响。结果表明,质量分数为0.8%抗菌剂在PP基体中分散均匀,力学性能基体不受影响,对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌等的抗菌率都在80%以上,表现出良好的抗菌性能。少量导电炭黑对PP/CB复合材料的力学性能具有一定的补强作用。当导电炭黑的质量含量为30%时,PP/CB复合材料的表面电阻降低至108Ω以下,达到了抗静电材料的要求。     

炭黑／聚丙烯／聚碳酸酯复合材料导电性能和PTC特性

以聚丙烯（PP）／聚碳酸酯（PC）共混物为基体,采用不同种类炭黑（CB）填充制备导电复合材料并对其导电性能和PTC特性进行研究。结果表明：在常温时,PP／PC共混基体中PP含量大于40wt％时,材料的电阻率急剧下降;共混比为50：50（wt％）复合材料的电阻率达到最小值。加热时,两者均未出现明显NTC现象,说明PP／PC的共混可以有效的消除NTC效应。但PTC强度仅为1个数量级,远低于PP／CB二元复合材料。CB是影响PTC效应的重要因素之一,达到逾渗值时随着体系CB含量减少PTC效应会增强;乙炔炭黑与炉法CB填充的CB／PP／PC复合材料相比较,前者的体积电阻率较低,而两者的逾渗阈值相近,均为6．6％;乙炔CB为填料的CB／PP／PC三元复合材料的阿C突变温度在140℃附近,以炉法CB为填料时,PTC效应突变点出现在150℃（PC的Tg）附近。DSC分析结果表明,复合材料中PP的结晶度随着CB含量增加呈上升趋势,CB含量为15％时,PP的结晶度为32．75％,对于整个PP／PC／CB体系而言结晶部分的含量较低,因此该体系的PTC效应强度较低。     

炭黑填充多组分高分子导电复合材料的研究进展

基体为多组分高分子的填充型导电复合材料中存在“双逾渗”行为,能有效地降低导电填料的逾渗阈值,克服由填料含量过高而导致的材料加工性和力学性能下降的缺点,并能削弱材料的负温度系数(NTC)效应。本文基于国内外炭黑(CB)填充多组分高分子导电复合材料的研究进展,对CB分布、多组分高分子基体对材料体系导电性的影响、导电机理以及电导-温度依赖性等方面进行评述。     

原位聚合法制备炭黑/聚甲基丙烯酸酯导电复合材料

通过原位聚合法制备了炭黑/聚甲基丙烯酸甲酯(CB/PMMA)、炭黑/聚甲基丙烯酸丁酯(CB/PB-MA)和炭黑/聚甲基丙烯酸2-乙基己酯(CB/PEHMA)三种导电复合材料,研究了这三种聚合物基体对复合材料的导电性影响。结果表明:由于炭黑的阻聚作用,当复合材料的炭黑含量增加时,均聚物的数均分子量呈下降趋势,多分散性系数PDI变大。而且炭黑粒子表面发生了接枝聚合反应,这有利于炭黑粒子在聚合物基体中的分散。当聚合物基体的玻璃化温度Tg较高时,复合材料逾渗阈值较低。     

导电炭黑填充PP-EAA复合材料的形态及电性能

以聚丙烯(PP) 和乙烯-丙烯酸共聚物( EAA) 的共混物为基体材料, 以导电炭黑为填料, 通过熔融共混的方法制备了导电复合材料。探讨了导电炭黑在两相基体中的分散情况以及聚丙烯结晶度对复合体系导电性能的影响。扫描电镜测试结果表明, 在共混物中炭黑粒子选择性分散在极性EAA 树脂中, 同时EAA 树脂在聚丙烯基体中形成连续网络结构, 从而显著降低了复合体系的渗滤阈值。电性能测试结果表明, 材料在相同导电炭黑含量下的体积电阻率相对于单基体体系有7～8 个数量级的降低, 并且结晶度较高的PP 更有利于降低复合体系的体积电阻率。此外, 炭黑/ PP-EAA 复合材料的拉伸强度相对于炭黑/ PP 体系有所下降, 而断裂伸长率有所提高。      

低压缩永久变形导电炭黑/硅橡胶复合材料的制备与性能

为获得一种低压缩、永久变形及高回弹的导电屏蔽硅橡胶密封材料,以经偶联剂表面处理的炭黑作补强剂及导电填料,乙烯基硅橡胶生胶作基料,制备出一种导电炭黑/硅橡胶复合材料。研究了不同炭黑含量的导电炭黑/硅橡胶复合材料的力学性能、弹性、分散性以及电性能,采用SEM观察了炭黑在硅橡胶基体中的分布形貌,分析了导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电机制及屏蔽机制。结果表明:随着炭黑含量的增加,导电炭黑/硅橡胶复合材料的Shore A硬度由31增至70;拉伸强度先由3.31 MPa增至5.28 MPa,而后趋于稳定;拉断伸长率先由198%增至297%,然后再减小至210%;恒定压缩永久变形量先减小后增大,瞬间回弹率逐渐减小;由于"炭黑簇"的形成及导电通路的完善,导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电性能及屏蔽效能增强。     

嵌入式电容器用钛酸钡/环氧复合材料性能的研究

将颗粒尺寸分布较宽的钛酸钡(BT)粉末与环氧树脂采用溶液共混旋涂工艺制备了嵌入式电容器材料,并对该复合材料的显微结构、晶相、热稳定性及介电性能进行了分析.研究表明,该复合材料的介电常数及介电损耗与陶瓷相含量和陶瓷粉末的分散有关;在20～150kHz频率范围内,复合材料介电常数的变化较为稳定,而介电损耗值均在0.036～0.039之间,随频率增大略有增大;受BT粒子的影响,复合材料基体聚合物的有序排列分子结构被破坏,环氧树脂分子链的排列密度降低;BT粉末的加入及BT含量的增加均导致材料体系的固化温度和热分解温度提高.     

碳纳米管/炭黑填充型导电聚氨酯弹性体的制备及其性能研究

利用物理共混的方式将不同比例的炭黑(CB)与碳纳米管(CNTs)混合到聚醚型聚氨酯预聚体中,经过扩链、硫化形成导电聚氨酯(PU)弹性体。测试研究了材料的电学性能,并利用扫描电镜(SEM)、热重力分析仪(TGA)、电子万能试验机分别对导电PU弹性体的形貌、热稳定性、机械性能进行分析。实验表明,2种填料同时填充时材料的渗滤值介于2种填料单独填充之间。CB与CNTs可以较均匀的分散在PU弹性体中,并且在填料为5%(wt,质量分数,下同)时,随着CNTs含量增加,材料的力学性能有所提高,当CNTs含量为1%时,材料的热分解温度提高了17℃。     

高转变温度聚合物PTC材料的研究

研究了以尼龙12（PA12）为基体树脂，炭黑（CB）为导电填料的高转变温度聚合物正温度系数（P11C）材料。采用熔融共混方法制备了PA12/CB聚合物PTC复合材料，研究了炭黑种类、炭黑含量、炭黑表面改性等因素对PA12/CB复合材料PTC性能的影响。结果表明：Vxc305炭黑填充的PA12复合材料，当炭黑含量为30％时，PTC强度可达到105；炭黑表面改性能够抑制材料的NrC效应。     

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...     

石墨/炭黑/改性树脂导电复合材料的电学性能研究

以改性环氧树脂为基体、石墨\炭黑为混合导电填料制备了导电复合材料。分析了材料的导电机理,研究导电填料含量与电阻率之间的关系。结果表明:当石墨为15%、炭黑20%时制备的复合材料具有良好的导电性,电阻率为16.4Ω.cm。同时测试了复合材料的伏安特性曲线,发现其呈现非线性欧姆关系,具有正温度系数效应(PTC)。     

超声分散制备天然橡胶/丁苯橡胶/炭黑/碳纳米管纳米复合材料

通过超声分散制备了分散均匀的碳纳米管(CNTs)/天然橡胶母料,利用母料制备了天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)/炭黑(CB)/碳纳米管复合材料。通过比较常规搅拌、双辊混炼和超声分散三种方法对碳纳米管的分散及对复合材料性能的影响,表明超声分散能实现碳纳米管在基体中均匀分散,CNTs和CB的协同作用提高了复合材料的力学性能,当CB/CNTs之比为37/3时力学性能最高,与未加CNTs增强的体系相比,拉伸强度提高了6.4%。当CNTs含量为7phr,与未加CNTs的体系相比,压缩模量提高了20%。     

高电导率炭系复合高分子材料的研制

炭黑(CB)、石墨(C)、炭纤维(CF)炭系与基体树脂以特殊的工艺复合改性制得体积电阻率小于0.1Ω.cm的高导电高分子复合材料。研究了不同的复合体系(CB/PP)/SEBS、(PP/SEBS)/CB、(CB/SEBS)/PP及不同的配方与工艺获得的复合材料对导电性能的影响,结果表明,(PP/SEBS)/CB复合体系是最佳加工方式。采用扫描电镜(SEM)、力学性能测试等方法研究了炭系导电材料在PP/SEBS树脂中的分散机理及复合材料的力学性能。实验结果表明炭系复合组分含量为60%的PP/SEBS导电复合材料具有超高电导率、优良的力学性能和加工性能。     

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。     

环氧化天然橡胶改性石墨烯-炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

以环氧化天然橡胶(ENR)为界面改性剂,制备了石墨烯-炭黑/天然橡胶-ENR(GR-CB/NR-ENR)复合材料,研究了ENR用量对GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,ENR的加入可以改善GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能及CB粒子在天然橡胶基体中的分散性,增加GR与NR的相容性,增强填料与NR基体间的界面相容性,同时改善GR-CB/NR-ENR硫化胶的动态力学性能、物理性能和耐老化性能。当ENR添加量为6 wt%时,GR-CB/NR-ENR复合材料撕裂强度和拉伸强度最高,硫化胶耐老化性最好。随着ENR含量的增加,GR-CB/NR-ENR复合材料的压缩疲劳温度先升高后降低;随着应变的不断增大,GR-CB/NR-ENR复合材料的储能模量G'不断减小,损耗因子tanδ先增大后减小;动态模量随着应变的增加急剧下降。      

无机填料对PVC/CPE/CB复合材料导电性能的影响

研究了具有不同粒子形态的无机填料(球形的纳米二氧化硅、片状的滑石粉和纤维状的玻璃纤维),以及不同粒径的碳酸钙(纳米碳酸钙、超细碳酸钙)对聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/导电炭黑(CB)复合材料导电性能的影响。电性能测试和扫描电镜形态结构分析结果表明,添加纤维状填料比球形和片状填料更有利于复合材料导电性能的保持;粒径较小的纳米碳酸钙对复合材料的导电性能影响较小。当炭黑含量为12phr时,添加15phr纳米碳酸钙后复合材料的电阻率仅为6.04×106Ω.cm。