溶液法高密度聚乙烯/石墨PTC导电复合材料的制备及导电行为

采用溶液混合(SM)法制备HDPE/石墨导电复合材料,并研究其导电特性。在与熔融(MM)混合方法制备的同类复合导电材料对比的基础上,从微观形态的角度讨论了不同方法制备的复合材料导电性的差异及原因。结果表明,与MM法制备的复合材料相比,SM法制备的复合材料具有更明显的正温度系数(PTC)效应,PTC稳定性更好,在更窄的温度范围内出现PTC效应,并且PTC强度能达到近8个数量级。     

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。     

ABS/不锈钢纤维/石墨导电复合材料的导电特性?

以丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)为基体,不锈钢纤维(SSF)和石墨为混杂导电介质制备了ABS/不锈钢纤维/石墨0-1-3复合体系。采用动态机械分析(DMA)、数字万用表和旋转流变仪等研究了复合材料的导电渗流行为、流变渗流特性的关联性及在DMA多频应变模式-动态微力场下的阻温特性与导电机理。结果表明,石墨的加入可明显提高复合体系的渗流导电能力;复合体系的导电渗流与流变渗流的渗滤阀值相近,均约为15％;在动态交变微载荷下,电阻率强烈的依赖于振动频率和温度,随着温度的升高,出现电阻正温度效应(PTC)和电阻负温度效应(NTC);且频率越高,SSF含量越低,复合体系的 PTC转变温度越高。     

炭黑改性对炭黑/高密度聚乙烯体系电性能稳定性的影响

采用熔体共混法制备了炭黑（CB）/高密度聚乙烯（HDPE）导电复合材料。研究了硝酸氧化对CB/HDPE导电复合材料正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）效应和电性能稳定性的影响。结果表明,填充氧化炭黑（CB-O）提高了CB-O/HDPE体系的电性能稳定性和PTC强度,部分消除或降低了复合材料的NTC效应。而CB-O/HDPE体系的室温电阻率比CB/HDPE体系只增加了0.3个数量级,但比经过交联处理的CB/HDPE（CB/crosslinked-HDPE）体系降低了1个数量级。CB-O/HDPE复合材料性能的改善主要是由于CB经氧化后,表面羧基、羟基等极性基团含量增加,抑制了CB粒子高温时的自团聚作用,减弱了体系的NTC效应;同时CB表面微晶晶界处导电性较差区域的减少,提高了CB的导电性,,并且CB-O表面大量孔洞和裂缝的形成,增强了CB-O与HDPE的物理吸附作用,提高了复合材料的电性能稳定性。      

HDPE/CB-GP复合材料体系电性质的研究

当HDPE含量46％（质量分数，以下同）、其它添加剂（如抗氧剂、阻燃剂、交联剂和润滑剂等辅助填料）的含量11％，两种导电填料石墨（GP）和碳黑（CB）的总含量为43％时，研究结果表明石墨含量的变化对HDPE/CB-GP复合材料室温电阻率、阴C强度和后NTC强度有显著的影响．HDPE/CB-GP复合材料中GP的含量〈8．6％时，样品的室温电阻率〈30Ω·m，PTC强度〉7、后NTC强度〈1．3；电阻率．温度曲线经过17次冷热循环后重现性好，复合材料具有实际应用价值；GP在复合材料中为层片状结构。     

双逾渗PTC材料的制备研究

以CB为导电填料,HDPE和PC为聚合物基,采用两种工艺制备HDPE／PC／CB三元复合材料。研究表明CB在单一聚合物HDPE中的逾渗阈值约为20％。母料共混制备的HDPE／PC／CB三元复合材料的PTC行为及重复性优于直接共混制备的试样。在母料共混制备的HDPE／PC／CB三元复合体系中形成了双逾渗行为,当HDPE／PC-40／60时,复合材料具有较好的PTC效应及PTC效应重复性。     

双组份硅橡胶/镍包石墨点胶研究

以双组份硅橡胶为基体,镍包石墨为导电粒子,制备了双组份硅橡胶/镍包石墨复合材料。研究了导电粒子填充量对复合体系触变性能及力学性能(拉伸强度、断裂伸长率)的影响,并在不同温度下的蠕变和应力松弛模式中考察了复合材料的力学性能和导电性能。结果表明:复合体系的触变指数随填充量的增加而增加,过量填充量会使体系的流动性变差;当填充量介于50%～54%之间时,复合材料显示最优的拉伸强度和断裂伸长率,复合材料在蠕变和应力松弛过程中的电阻均随时间而下降。温度越高,电阻下降越明显,表现出很明显的PTC效应。     

聚乙烯/石墨复合材料PTC效应的研究

以聚乙烯为基体材料,用石墨代替炭黑作为填充材料制作了具有明显PTC效应的有机复合导电材料,并系统研究了材料配比、加工工艺对材料PTC强度、电阻转变温度及转变规律;实验结果证明,石墨/聚乙烯体系具有明显的PTC效应和良好的综合性能。     

成核剂对聚乙烯/炭黑复合物的形态及PTC特性的影响

借助 WAXD、SAXS、DSC等手段研究了成核剂的引入对聚乙烯 /炭黑导电复合体系的结晶行为、聚集态结构的大尺寸效应及 PTC特性的影响。结果表明 ,成核剂的引入对结晶度的影响不大 ,但却使得基体的微晶尺寸、长周期等变小 ;从而改善了导电复合物的 PTC特性 ,提高了材料的开关性能 ,并改善了阻 -温曲线的重复稳定性。     

聚合物基PTC热敏导电材料的性能及机理研究

针对PTC材料体系，提出了“PTC强度可提高空间”与“体系提高PTC强度的能力”两个概念，以低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯（HDPE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作为基体，以导电炭黑作为填充导电粒子，制备了聚合物基复合型PTC材料，详细分析了炭黑含量、EVA含量对PTC材料性能的影响．研究表明，所提出的有关概念可用于分析材料的PTC效应机理及各种因素的影响，有助于进一步对聚合物基PTC热敏导电材料作用机制的理解及研究；炭黑含量影响材料电阻率和PTC强度，炭黑含量取在逾渗区电阻率偏小处可得到较高的PTC强度；EVA含量不同时材料电阻率和PTC强度都有先减小后稍增大的现象。     

PTC型炭黑／聚烯烃导电复合材料加工工艺的研究

归纳了影响炭黑／聚烯烃复合材料ＰＴＣ效应的诸因素，认为归根结底取决于炭黑在聚合物的基体中的分散程度与分布状态及其随外部条件变化的结果，加工方法和工艺条件在很大程度上决定着制品性能的优劣。文中详细讨论了混合、成型及后处理方法戌相应工艺参数对复合材料导电性能的影响，更好地解这类材料的结构－加工－性能之间的关系、为制备更高性能的ＰＴＣ材料提供了科学依据。     

无机填料增强聚苯酯/聚四氟乙烯复合材料的力学和摩擦磨损性能

采用石墨/ 二硫化钼填充改性聚苯酯/ 聚四氟乙烯复合材料, 研究了复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。研究表明, 石墨和MoS₂ 的加入不仅能够很好地改善Ekonol/ PTFE 复合材料的力学性能, 使复合材料的拉伸强度、弯曲强度和硬度均有所提高, 而且还使Ekonol/ PTFE 复合材料的摩擦系数增加, 磨损体积减小, 耐磨性能显著提高。当Ekonol 含量为5 % , 石墨/ 二硫化钼总含量为8 %时, 拉伸强度、弯曲强度分别提高了31 %和41 % ,硬度值约提高了713 %。SEM 分析表明, Ekonol/ 石墨/ MoS₂ / PTFE 复合材料的磨损主要以粘着磨损为主。      

Influence of Mg Addition on Graphite Particle Distribution in the Al Alloy Matrix Composites

Al alloy matrix composites reinforced with copper-coated graphite particle have been prepared by melt stirring process in this work. The effect of the addition of Mg on distribution of the graphite particles has been investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the micro-morphology of Al alloy matrix composites reinforced with graphite particles. Meanwhile, the content of graphite was analyzed in the different position of casting by dissolution method and the mechanical properties of the composites were detected. The results show that the content of graphite increase with increasing Mg content; the graphite particles distribute uniformly in the particle reinforced metal matrix composites (PMMC) with 0.6 wt pct Mg; however, the agglomeration of the graphite particles is observed obviously in the matrix when Mg content is more than 1.0 wt pct. In addition, the proper Mg addition amount is beneficial to enhance the mechanical properties of the graphite particles reinforced Al alloy matrix composites and the abrasion resistance of the materials due to a reduce friction coefficient.     

石墨的添加对NiCr-W-Ti自润滑复合材料高温摩擦学性能的影响

本文以Ni20Cr合金为基体添加稀有金属Ti、W粉末及石墨后,充分混合,采用机械合金化及热压烧结工艺制备了NiCr金属基复合材料,研究了石墨含量对NiCr金属基复合材料的组织结构和摩擦学性能的影响。在UMT-3高温摩擦试验机上进行了该复合材料同Al_2O_3陶瓷球的滑动摩擦磨损实验,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对复合材料及其摩擦测试后的形貌与结构进行观察分析,结果表明:当所添加石墨的质量分数为3wt.%时,复合材料具有相对较好的力学性能和摩擦学性能;当测试温度低于300℃时,摩擦表面未形成有效的摩擦膜,故磨损率较高;当温度高于500℃时,摩擦层中含有摩擦氧化物,摩擦表面被光滑氧化物所组成的润滑膜覆盖,对磨面具有很好的保护作用,因而磨损率降低。     

The effect of graphite addition on the mechanical and tribological properties of pitch-based granular carbon composites

The present work deals with the effect of graphite addition on selected mechanical and tribological properties of pitch-based granular carbon composites. Three pitches (a commercial impregnating coal tar pitch, an air-blown pitch and a thermally treated coal tar pitch) and anthracite particles as reinforcing material were used to prepare carbon composites to be tested as carbon brake pads. These carbon composites show good compression strength (from 25.8 to 94.2 MPa) but unstable and high friction coefficients (>0.5). Experimental results have showed that small amounts of graphite addition (2.5 and 5.0 wt%) lead to carbon materials with more stable and lower friction coefficient (<0.3). So, graphite addition promoted the reduction in the wear rate. Finally, compressive strength of carbon composites prepared with modified pitches significantly increases after addition of small amounts of graphite with values from 94 to 128.8 MPa.     

HDPE/EVA/CB复合导电材料的研究

研究了HDPE/EVA/CB(炭黑)复合材料的导电性及正温度系数(PTC)特性,包括电阻-温度特性和电流-时间特性.发现在HDPE/CB复合材料中加入少量的EVA能降低室温电阻率、改善炭黑粒子的分散、增强PTC效应以及缩短材料的响应时间,并从基体的结晶性及炭黑在共混基体中分布的角度探讨了EVA组分对复合材料电性能影响的作用机理.     

PTC effect of carbon fiber filled EPDM rubber composite

Conductive ethylene-propylene-diene (EPDM) rubber composites filled with carbon fiber (CF) and carbon black (CB) were prepared by the conventional melt-mixing method. Optical microscope was used to observe the formation of the conductive pathways in the CF-filled composite. A model based on thermal expansion and electron tunneling theory was proposed to explain the PTC effect of CF-filled composite. The resistivity-temperature behavior of filled EPDM composites depended on the shape of carbonaceous fillers, CF/EPDM composite showed a positive temperature coefficient (PTC) effect, while CB/EPDM composite showed a negative temperature coefficient (NTC) effect.     

Ni-Al基自润滑复合材料的制备及其摩擦学性能

本文采用粉末冶金的方法制备了Ni-Al基自润滑复合材料并研究了烧结温度对复合材料的机械及摩擦性能的影响,同时讨论了复合材料在不同试验条件下的摩擦磨损性能。结果表明,烧结温度越高,复合材料的致密性和显微硬度越高,摩擦性能也越稳定。在摩擦磨损试验过程中,试验载荷和频率对复合材料的摩擦性能也有一定影响,在其它参数不变的情况下,载荷越大,自润滑材料的摩擦系数越小;频率越大,材料的摩擦系数越大。加入5wt.%鳞片状石墨后,Ni-Al复合材料的硬度明显降低,摩擦系数在室温和600℃有不同程度的降低。     

碳纳米管填充不相容共混物的双PTC效应*

将碳纳米管(CNTs)、苯乙烯马来酸酐无规共聚物(SMA)改性后的CNTs分别与PS/PA6不相容共混体系熔融共混, 制备出PS/PA6/CNTs及PS/PA6/SMA-CNTs导电高分子复合材料, 并研究其PTC效应。结果表明, 对于PS/PA6/CNTs体系, CNTs选择性分布于PA6相, 体系的逾渗阈值为5%(质量分数), 且PTC效应不明显。对于PS/PA6/SMA-CNTs体系, 由于SMA的诱导作用, 使得CNTs分布于PS/PA6共混物相界面及PA6相, 导致体系的逾渗阈值降低至0.112%。PS/PA6/SMA-CNTs体系具有独特的“双PTC效应”, 且其形态结构影响PTC效应的形成机制。对于PA6相为分散相的体系, 其PTC效应是由于PS相的玻璃化转变及PA6相的熔融造成的。对于PS相为分散相及PS/PA6形成双连续相的体系, 其PTC效应是由于PA6相的熔融造成的。