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。     

聚丙烯接枝马来酸酐修饰碳纳米管增强聚丙烯复合材料的制备及性能

采用混合溶剂的溶液法技术,对聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)包覆碳纳米管(MWNTs)与聚丙烯(PP)纳米复合材料的电学和力学性能进行了研究。PP-g-MAH包覆MWNTs在二甲苯溶液中呈现良好的分散性,红外结果表明,酸化碳纳米管后表面官能团如羟基、羧基与马来酸酐发生氢键作用。场发射扫描电镜(FESEM)也证明了PP-g-MAH修饰MWNTs在PP基体中分散良好,并且相容性也得到了明显改善。复合材料的拉伸强度和电导率都有较大的提高,其中导电性相比未处理碳管/聚丙烯提高了两个数量级。     

多壁碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的结构与导电性能

采用超声波辅助溶液共混的方式制备多壁碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料,采用扫描电镜及广角X衍射仪对复合材料的微观相态结构进行了分析,对复合材料的物理机械性能及导电性能进行了测试.结果表明:采用溶液混合并用超声辅助分散的方法可使纳米多壁碳纳米管在PMMA基体中分散良好,在碳纳米管含量较低的情况下就可以获得导电性能及物理机械性能良好的复合材料.     

多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料的结晶行为

采用表面接枝十六烷烃的方法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性, 通过溶液共混法制备多壁碳纳米管/聚丙烯(MWCNTs/PP)复合材料, 并研究了MWCNTs/PP的结晶行为。结果表明, 3%(质量分数)表面接枝十六烷烃的MWCNTs在PP基体中分散良好, 达到纳米级的分散。加入接枝MWCNTs后, PP的结晶结构未发生改变, 依然是α晶型。接枝MWCNTs对PP有异相成核的作用, 加入接枝MWCNTs使PP的成核及晶体生长方式发生变化。加入3%(质量分数)接枝MWCNTs 以后, PP的结晶温度升高了8℃, 结晶速率提高了1倍, 结晶度提高了3%, 球晶尺寸减小。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶性能以及外场响应行为

本研究通过溶液-熔融共混的方法制备了不同导电填料含量的聚丙烯/碳纳米管(PP/MWCNTs)导电复合材料,通过DSC、SEM和自组装电阻仪详细地研究了PP/MWCNTs导电复合材料的结晶性能与导电性能的关系及其在外场作用下的响应行为.通过溶液-机械共混方式制备的PP/MWCNTs导电复合材料具有较低的导电填料逾渗阈值,约为2.1％(质量分数,下同),并且随着导电填料含量的增加,聚丙烯的导电性能、热力学稳定性和结晶性能显著提高,热力学分解温度从410.1℃提高到了435.2℃.通过分析PP/MWCNTs导电复合材料在单次循环的温度-电阻响应的数据发现,PP/MWCNTs导电复合材料在25～180℃内一直表现为正温度效应(PTC),且最大和最小电阻值基本上未发生明显变化,具有较好的单调性.在多次温度循环实验(25～145℃)过程中,复合材料的电阻率表现出良好的重复性和稳定性.此外,对恒温-电阻响应行为数据进行分析发现,导电网络随时间的变化出现破坏与重组的现象,晶体排斥效应起到了主要作用.随着恒温温度的升高,导电网络的重组时间逐渐延长,从大约5 min延长到了15 min.     

超声振荡对多壁碳纳米管/VARTM用环氧树脂复合材料导电性能的影响

借助超声振荡工艺促进了多壁碳纳米管(MWNTs)在VARTM用环氧树脂(EP)中的分散,通过真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺制备了MWNTs/EP复合材料试样并研究试样的导电性能。结果表明,随着超声振荡时间、功率和频率的增大,不同MWNTs添加量的试样导电性能均呈现出先升高后降低的趋势。在超声振荡时间90min、功率80 W和频率45kHz附近分别达到了阈值,MWNTs的添加量仅1%就可以达到降低纯EP表面电阻率(1012Ω·cm)近4个数量级的要求。实验还运用扫描电镜(SEM)证实了MWNTs在EP中的分散情况。     

多壁碳纳米管/聚苯乙烯-聚氯乙烯复合材料的导电特性

用溶液共混法制得了MWNTs/PS-PVC复合材料,进行了电导率的测试分析.通过对载流子浓度、迁 移率的测量以及电导活化能的计算等分析研究了影响MWNTs/PS-PVC复合材料电导率的因素和导电机制.结 果表明:当PS与PVC的质量比为1∶1时,MWNTs/PS-PVC复合材料的导电阈值最低;当MWNTs的质量分 数为1.5％,PS在PS-PVC基体中的质量分数为50％时,MWNTs/PS-PVC复合材料的电导率比MWNTs/PVC单一聚合物复合材料的提高了4个数量级.在导电网络的形成过程中,MWNTs/PS-PVC复合材料中形成的与无机化合物超晶格结构类似的n-i-p-i结构,降低了MWNTs/PS-PVC复合材料的电导活化能,增加了载流子浓度,使MWNTs/PS-PVC复合材料电导率显著提高.     

多壁碳纳米管/聚苯乙烯-聚氯乙烯复合材料的导电特性

用溶液共混法制得了MWNTs/PS-PVC复合材料, 进行了电导率的测试分析。通过对载流子浓度、迁移率的测量以及电导活化能的计算等分析研究了影响MWNTs/PS-PVC复合材料电导率的因素和导电机制。结果表明: 当PS与PVC的质量比为1:1时, MWNTs/PS-PVC复合材料的导电阈值最低; 当MWNTs的质量分数为1.5%, PS在PS-PVC基体中的质量分数为50%时, MWNTs/PS-PVC复合材料的电导率比MWNTs/PVC单一聚合物复合材料的提高了4个数量级。在导电网络的形成过程中, MWNTs/PS-PVC复合材料中形成的与无机化合物超晶格结构类似的n-i-p-i结构, 降低了MWNTs/PS-PVC复合材料的电导活化能, 增加了载流子浓度, 使MWNTs/PS-PVC复合材料电导率显著提高。     

聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料的制备与性能研究

以吡咯为单体、三氯化铁为氧化剂,采用反相微乳液聚合法,分别在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中和含有多壁碳纳米管( MWCNTs)的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中,通过化学氧化法制得了聚吡咯纳米颗粒和聚吡咯/多壁碳纳米管(PPy/MWCNTs)导电复合材料.利用SEM、TEM、FT-IR、XRD和四探针电导率议对复合材料进行了表征.结果表明,当SDBS浓度为0.0120mol/L时所制备的聚吡咯纳米颗粒的电导率在1.00S/cm左右;在含有MWCNTs的SDBS溶液中,单体在SDBS的胶束内聚合,表面活性性剂及其胶束吸附在MWCNTs的表面,表面活性剂的浓度和碳纳米管的用量对PPy/MWC     

环氧基团修饰多壁碳纳米管及其化学交联聚氨酯复合材料的性能

碳纳米管在高分子材料中的分散性能及其二者的界面结合力决定了其复合材料的性能。用H_2O_2-FeSO_4试剂处理多壁碳纳米管(MWCNTs)使其羟基化,再与硅烷偶联剂反应分别制备了缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷改性的MWCNTs(MWCNTs-KH560)和3-氨基丙基三乙氧基硅烷-环氧树脂改性MWCNTs(MWCNTs-E51),并和含羧基的聚氨酯(PU)混合制备了MWCNTs/PU复合材料,研究了不同链段环氧基团对复合材料性能的影响。结果表明,接枝环氧基团后,MWCNTs能明显地提高其复合材料的力学性能、热稳定性能和导电率。和MWCNTs-E51相比,MWCNTs-KH560/PU具有较高的上述性能,但断裂伸长率较低。分析认为,接枝的环氧基团可和PU链上的羧基发生开环反应而形成了化学交联结构,显著地提高了MWCNTs和PU之间的界面结合力。但MWCNTs-E51接枝的较长有机链段起增塑作用,且提高了MWCNTs之间的隧道电阻,从而降低了复合材料的力学性能和导电性能。     

炭黑/聚氨酯泡沫导电复合材料的开发

制备了以聚氨酯软泡为基体的炭黑 /聚氨酯泡沫导电复合材料 ,研究了炭黑的用量及交联剂、扩链剂、偶联剂等助剂对复合材料电学及力学性能的影响。     

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)。     

MWCNTs/天然纤维素壳聚糖导电复合材料的制备及其气敏性能

为了对空气中含毒性的有机气体进行检测,以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子（[BMIm]Cl）液体溶解棉纤维素和壳聚糖得到均相混合溶液,以十二烷基磺酸钠（SDS）改性的多壁碳纳米管（MWCNTs）为导电填料,通过溶液涂覆方法,制备了MWCNTs/天然纤维素-壳聚糖气敏导电复合材料。结果表明：当壳聚糖与棉纤维素的质量比为1：7,MWCNTs含量在逾渗值（2.8wt%）附近时,该复合材料对甲醇、乙醇、氯仿和丙酮等极性有机溶剂蒸气显示出较好的气敏性和重复使用稳定性,其气敏响应行为表现为典型的负蒸气系数（NVC）效应。     

聚合物基导电复合材料研究进展

本文介绍了聚合物基导电复合材料的种类、用途及导电机理。并对碳系填料填充聚合物基导电复合材料及金属系填料填充聚合物基导电复合材料的研究进展进行了综述 ,最后展望了聚合物基导电复合材料的发展趋势。     

碳纳米管/聚苯乙烯复合材料的制备及导电性能研究

用溶液共混的方法将碳纳米管(CNTs)分散在聚乳酸聚己酸内酯(PLLA-PCL)嵌段共聚物中,再采用熔融共混的方法,制备了CNTs/PLLA-PCL/PS复合材料.扫描电镜和高分辨率光学显微镜观察发现,CNTs能够较均匀地分散在PLLA-PCL.电导率的测定表明,CNTs的加入大幅度提高了聚苯乙烯的导电性能,与CNTs//PS复合材料相比,PLLA-PCL的加入对更加有效地分散CNTs.     

高比表面积炭黑/聚丙烯导电复合材料

研究了高比表面积炭黑(Ketjen black, KB)填充聚丙烯复合材料(KB/PP)的导电性能及体积电阻率-温度特性。结果表明, 当KB填充含量达到0.5%~1.5%(体积分数)时, KB/PP复合材料出现电渗流行为, 表现出优异的室温导电性能。同时, KB/PP复合材料的体积电阻率-温度特性曲线呈现出特殊的负温度系数-正温度系数-负温度系数(NTC-PTC-NTC)三阶段特征, 体积电阻率随温度的上升, 先出现下降产生第一个NTC效应, 然后出现PTC效应及第二个NTC效应。在相对低温范围内, 第一个NTC效应具有良好的稳定性和重复性。KB表面的电子跃迁导电、基体体积膨胀两种效应的叠加是造成KB/PP复合材料出现三阶段特征的原因。     

功能化聚丙烯对纳米SiO2/聚丙烯复合材料性能的影响

以环氧功能化聚丙烯(PP-g-GMA)作为纳米SiO2/PP复合材料的增容剂,研究了PP-g-GMA对复合材料力学、结晶和流变性能的影响.研究结果表明,PP-g-GMA的加入使PP复合材料的拉伸强度、冲击强度提高;使PP的结晶峰温明显提高,使复合材料的储能模量和复合黏度均明显高于纯PP.     

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。     

镀镍碳纤维-碳纤维-玻璃纤维/乙烯基酯树脂导电复合材料的设计制备及其电磁性能

本研究旨在设计制备兼具电和磁功能的新型导电复合材料。采用具有良好导电性的短切碳纤维（CF）与兼具磁性和导电性的短切镀镍碳纤维（Ni-CF）作为功能体,以短切玻璃纤维（GF）作为填料,以乙烯基酯树脂（VER）作为基体,设计制备电磁性能可调控的导电复合材料。分别研究了CF含量对CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响、Ni-CF长度对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响,重点研究了Ni-CF含量对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率和磁导率的影响,并初步探索了导电复合材料的电磁屏蔽性能。结果表明：（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率在0.35~36.48 Ω·cm范围内可调,磁导率在0.2~0.7内可调。CF和Ni-CF的含量和长度都会对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料电磁性能产生较大影响。制备的（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料有望应用于电磁屏蔽领域。