高导电强韧性聚乳酸/多壁碳纳米管复合材料的制备及其结构调控

为了探究聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)的引入对多壁碳纳米管/聚乳酸(MWCNT/PLA)复合材料结晶性能、热力学稳定性、导电性能和力学性能的影响,首先采用了化学改性的方法将小分子量PEGDA单体原位接枝到线型PLA分子链上,实现了具有一定柔性结构聚乳酸(GPLA)的改性制备;其次利用熔融加工的方法实现了多壁碳纳米管在PLA/GPLA/MWCNT复合材料内部的均匀富集分布,促进了复合材料内部导电网络的构筑。结果表明,通过化学原位接枝法可以成功将PEGDA接枝到PLA分子链上,形成长链结构,并且长链结构的形成能够提高复合材料的复数黏度、结晶性能和热力学稳定性。导电数据表明,随着MWCNT含量的增加,PLA/MWCNT复合材料的导电性能逐步改善,导电逾渗阈值约为0.8%;并且复合材料内部GPLA的引入,可以充分利用GPLA的异相成核能力和“晶体排斥”效应,促使PLA/MWCNT/GPLA复合材料的导电性能表现出了先升高后降低的现象,这主要是因为高含量的GPLA的引入,导致了复合材料内部的复数黏度提高,使复合材料内部MWCNT的团聚体表现出了不同的分布状态。当GPLA的含量增加到15%时,复合...     

退火对MWCNT/PLA复合材料结晶与导电性能的影响

以多壁碳纳米管(MWCNT)为导电填料,聚乳酸(PLA)为基体,通过哈克转矩流变仪制备MWCNT/PLA导电高分子复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射仪(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、数字高阻仪对复合材料的表面形貌、结晶和导电性能进行测试。结果表明,MWCNT/PLA复合材料的电导率随MWCNT含量的变化呈现典型的逾渗行为,逾渗阈值(P_c)为0.69%;退火处理后,MWCNT/PLA复合材料的P_c为0.53%,相比于未退火MWCNT/PLA复合材料降低了23%。MWCNT能够诱导PLA结晶,且对晶型无影响;MWCNT含量为0.3%～1.0%的MWCNT/PLA复合材料对退火的响应程度较大,此时晶体排斥效应明显,导电性能变化最大。     

CB/PLA与CB/RF/PLA导电高分子复合材料气敏性能对比

通过熔融共混法制备了炭黑(CB聚乳酸(PLA和CB/苎麻纤维(RFPLA导电高分子复合材料(CPCs。扫描电镜(SEM观察发现导电填料在CB/PLA中分散良好。通过预混合的方法,可以先使CB和PLA良好接触,随后的熔融加工过程中,CB/RF/PLA中CB粒子分布在RF附近,这种纤维搭接的CPCs逾渗值比CB/PLA更低。气敏测试对比研究发现,含RF的导电复合材料在不良溶剂中响应度高,重复性好;在良溶剂中,响应时间长,气敏稳定性好。为制备逾渗值低,气敏性能优良的可降解CPCs提供了新思路。     

碳纳米管和立构复合晶对聚乳酸/碳纳米管复合材料结构和性能调控

通过溶液-熔融共混的方法制备了不同导电填料含量的多壁碳纳米管(MWCNT)/立构复合晶(SC)/聚乳酸(PLA)导电复合材料,借助差式扫描热量仪(DSC)、热台偏光显微镜(POM)和自组装电阻仪详细地研究了MWCNT/SC/PLA导电复合材料的结晶性能与导电性能的关系。结果表明,通过溶液-机械共混的方式制备的MWCNT/PLA导电复合材料具有较低的导电填料逾渗阀值,约为0.6%,并且随着高熔点SC的引入,导电性能先提高后稳定。MWCNT的加入够显著提高复合材料的起始结晶温度、热力学分解温度和成核速度,而SC的加入增加了聚乳酸基体的球晶尺寸,抑制了成核效应,并表现出显著的晶体排斥效应。通过温度-电阻测试发现,在不同的热处理温度(T_s=60、80、100、120℃)下,复合材料的电导率降低;而随着热处理温度的提高和SC的引入,电导率稳定区的出现时间逐渐缩短,从20 min缩短到了8 min,并且复合材料的结晶度也表现出了先增加后降低的现象,PLA+0.6%MWCNT的结晶度从15.7%(T_s=60℃)增加到了68.1%(T_s=100℃)。     

CB/PLA/PS导电复合材料形态及电性能研究

通过熔融共混法制备了炭黑(CB)/聚乳酸(PLA)/聚苯乙烯(PS)导电高分子复合材料。扫描电子显微镜(SEM)观察发现PLA和PS在复合材料中形成了共连续相结构,而CB粒子选择性地分布在PS相中。体系形成了典型的双逾渗结构。电学性能测试发现体系的逾渗值仅为5%。     

PLA/EGMA/CNTs复合材料的制备与性能研究

采用反应共混法制备了聚乳酸/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PLA/EGMA)共混物及PLA/EGMA/碳纳米管(CNTs)复合材料,并对复合材料的熔体流变行为、结晶行为和拉伸性能进行了表征。流变测试结果表明,EGMA和CNTs的加入均可提高PLA的储能模量及熔体强度。DSC测试结果表明,EGMA的添加会使PLA的结晶受到抑制,CNTs则因其成核作用而有利于结晶。偏光显微镜(POM)测试结果表明,球晶径向生长速率随着EGMA及CNTs的添加而逐渐降低。拉伸性能分析结果表明,当PLA/EGMA=80/20时,复合材料的断裂伸长率随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,并在CNTs含量为2.0%时达到最大值26.7%。     

CNTs/MXene对复合涂层导电性能的影响

导电涂料是一种具有传导电子、排除累积电荷能力的功能涂料,在航天航空、电子、石油化工等领域广泛应用。本研究将CNTs/MXene作为功能填料分散到水性丙烯酸中,制备了导电复合涂层。结果表明,涂层中的CNTs/MXene互相搭接形成了导电通路,当CNTs/MXene添加量为0.20%(质量分数)时,电导率达到了1.54×10^-2 S/cm。管状CNTs与片层状MXene结合,使CNTs更易分散搭接形成网络结构,低添加量的导电填料即可提升复合涂层的导电性能,又能大大降低导电涂料的成本,进一步促进低成本导电功能涂料的产业化。     

PLA/CNTs复合材料的3D打印制备及其电磁屏蔽性能研究

通过3D打印成型方式,制备多孔且具有较高内表面积的聚乳酸(PLA)基体,再通过浸渍工艺使碳纳米管(CNTs)附着在基体孔壁,成功制备了具有电磁屏蔽功能的PLA/CNTs复合材料。对复合材料进行了力学性能、电磁屏蔽性能、扫描电子显微镜(SEM)测试。结果表明:当CNTs含量为2%时,PLA/CNTs复合材料的电磁屏蔽性能高达40 dB。PLA/CNTs复合材料的力学性能也明显提高,突出了PLA/CNTs复合材料的优异性能,拓展了PLA/CNTs复合材料的应用领域。     

聚乳酸/碳纳米管复合材料的结晶及流变性能

采用熔融共混的方法制备了聚乳酸/多壁碳纳米管复合材料(PLA/MWCNTs)复合材料,研究了MWCNTs对复合材料的结晶性能、热性能和流变性能的影响。研究结果表明MWCNTs的加入不会改变其晶型结构,但可起到异相成核作用,降低PLA基体的冷结晶温度,提高结晶度。MWCNTs可显著提高PLA的热稳定性,添加1 wt%MWCNTs的PLA/MWCNTs复合材料的初始热分解温度比纯PLA初始热分解温度提高了28.8℃。在低频区,PLA/MWCNTs复合材料的储能模量和复数黏度随着MWCNTs含量的增加而增加,当MWCNTs添加量为3 wt%时达到PLA/MWCNTs复合材料的流变逾渗值。随着频率的增加,PLA/MWCNTs复合材料仍表现出传统的剪切变稀行为。     

碳纳米管填充导电橡胶的研究进展

介绍了碳纳米管(CNTs)的处理改性以及CNTs填充导电橡胶的制备方法,分析了CNTs填充导电橡胶的导电机理及导电逾渗行为,并综述了CNTs填充导电橡胶的力敏特性和驰豫现象.     

以聚乳酸为基体的导电高分子复合材料研究进展

概括了导电填料种类、结构及成型方法、工艺条件等因素对单相聚乳酸(PLA)基导电高分子复合材料(CPCs)电学性能的影响,介绍了PLA基多相CPCs中导电填料选择性分布机制和较低逾渗值的机理,总结了PLA基CPCs在有机溶剂中的响应行为,并对材料的应用前景进行了展望。     

PLA/PPy复合材料的制备及表征

以吡咯(Py)为原料,通过原位聚合法合成聚吡咯(PPy)导电粒子,通过PPy粒子对聚乳酸(PLA)进行改性,制备PLA基导电复合材料,并对其形貌、力学性能及导电性能进行测试。结果表明:PPy可以与PLA基体呈现一种紧密结合的状态;PLA/PPy(5%)导电复合材料综合性能最佳,其拉伸强度为51.2 MPa、断裂伸长率为163.5%、电导率为4.12×10~(-5) S/cm。     

碳纳米管/白炭黑/炭黑补强溶聚丁苯橡胶纳米复合材料导电性能的研究

研究碳纳米管(CNTs)/白炭黑/炭黑补强溶聚丁苯橡胶(SSBR)纳米复合材料的导电性能。结果表明,当白炭黑用量小于50份时,白炭黑的阻隔效应占主导,CNTs/白炭黑补强SSBR纳米复合材料的导电性能较差;当白炭黑用量达到70份时,白炭黑的体积排除效应占主导,复合材料的导电性能较好。炭黑和CNTs的协同作用可提高CNTs/白炭黑/炭黑补强SSBR纳米复合材料的导电性能。偶联剂Si747改性复合材料的导电性能优于未添加偶联剂Si747的复合材料。     

SWCNT与PVB协同增强聚乳酸的力学、导电及热性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,单壁碳纳米管(SWCNT)为增强材料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为界面相容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备一系列SWCNT与PVB协同改性PLA复合材料。采用万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、电阻测试仪、维卡软化点测定仪以及红外热像仪对复合材料的力学性能、分散形态、导电性能、耐热变形温度和导热性能进行测试。结果表明,当10%PVB与0.5%SWCNT添加到PLA基体中,SWCNT/PVB/PLA复合材料的拉伸强度较纯PLA的提高了20.7%,断裂伸长率增加了121.8%,且冲击强度增加了262.6%;同时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的电导率较纯PLA的提高了6个数量级,较SWCNT/PLA复合材料的增加了5个数量级。SWCNT与PVB的加入,可以有效提高PLA共混物的耐热变形温度和导热性能,当SWCNT质量分数为1.5%时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的维卡软化温度达到88.6℃,较纯PLA提高了17.8℃左右。     

不同构型聚乳酸共混体系的立构复合结晶研究进展

左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)在共混体系中可形成立构复合(sc)结晶,与聚乳酸(PLA)同质结晶材料相比,sc 结晶材料具有良好的耐热性和耐化学稳定性。因此,sc 结晶是改善PLA 综合性能的一种有效手段。但在PLLA/PDLA 共混体系中,存在各自的同质结晶与两者之间sc 结晶的竞争,所以制备高耐热sc 型PLA 材料的关键之一是理解其sc 结晶的形成条件与机理,进而调控和促进其sc 结晶程度。在PLLA/PDLA 共混物中,sc 结晶受聚合物化学结构、结晶与加工条件等诸多因素影响,其影响规律和机理较复杂。根据PLLA/PDLA共混物sc 结晶行为影响因素的不同,从聚合物分子量、立构规整性、共混比例、分子链拓扑结构、结晶方式与条件、加工助剂和其他组分加入6 个方面出发,详细综述了PLLA/PDLA 共混物sc 结晶及其sc 材料制备的研究进展,以期为高耐热生物基PLA 材料的加工制备提供指导。     

不同构型聚乳酸共混体系的立构复合结晶研究进展

左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)在共混体系中可形成立构复合(sc)结晶,与聚乳酸(PLA)同质结晶材料相比,sc结晶材料具有良好的耐热性和耐化学稳定性。因此,sc结晶是改善PLA综合性能的一种有效手段。但在PLLA/PDLA共混体系中,存在各自的同质结晶与两者之间sc结晶的竞争,所以制备高耐热sc型PLA材料的关键之一是理解其sc结晶的形成条件与机理,进而调控和促进其sc结晶程度。在PLLA/PDLA共混物中,sc结晶受聚合物化学结构、结晶与加工条件等诸多因素影响,其影响规律和机理较复杂。根据PLLA/PDLA共混物sc结晶行为影响因素的不同,从聚合物分子量、立构规整性、共混比例、分子链拓扑结构、结晶方式与条件、加工助剂和其他组分加入6个方面出发,详细综述了PLLA/PDLA共混物sc结晶及其sc材料制备的研究进展,以期为高耐热生物基PLA材料的加工制备提供指导。     

CNTs表面包覆PPy对PVC复合材料电导率的影响

为促进碳纳米管(CNTs)更为有效地应用于聚合物抗静电复合材料,采用原位聚合在CNTs表面生成聚吡咯(PPy)包覆层得到CNT-PPy,其组成通过傅立叶变换红外光谱分析和热重分析确认。CNT-PPy作为导电剂添加到聚氯乙烯(PVC)中制备PVC/CNT-PPy复合材料,对比分析PVC/CNT-PPy复合材料电导率的变化规律可得:PPy修饰CNTs可降低PVC/CNT-PPy复合材料中CNTs的逾渗阈值;当PPy包覆层在CNT-PPy中质量分数约为51.1%,CNT-PPy在复合材料中的质量分数为3%时,制得PVC复合材料的电导率可达到10–7 S/cm量级。由此可知,CNTs表面可控的PPy修饰量对PVC/CNTs复合材料抗静电性能起到显著的提升作用,为CNTs作为高性能导电剂应用提供更多的空间。     

聚乳酸/聚丙烯/淀粉复合材料的制备及性能研究

采用模压成型制备了聚乳酸(PLA)/聚丙烯(PP)和PLA/PP/淀粉两种复合材料.主要研究了复合材料的热性能、力学性能和降解性能.结果表明:对于PLA/PP复合材料而言,复合材料的熔融温度先增加后降低,结晶度随PLA的含量增加而变大,而且出现了结晶双峰.力学性能相较与纯PLA,断裂伸长率明显提高,拉伸强度有所下降,最...     

PA 12导电复合材料的结构与性能

采用熔融共混的方法制备了炭黑含量不同的聚酰胺(PA)12导电复合材料,研究了复合材料的导电性能、结构以及炭黑的分散状况。复合材料的体积电阻率随炭黑含量的增加而显著降低,导电炭黑的逾渗阈值低于15%。炭黑具有异相成核的作用,可提高PA 12初始结晶温度。复合材料的储能模量随炭黑含量增加而升高,炭黑对PA 12的分子运动有明显的阻碍作用,使复合材料的玻璃化转变温度移向高温方向。炭黑在PA 12基体中分散较均匀,随炭黑含量增加,炭黑颗粒间距减小,使PA 12复合材料具有良好的导电性能,体积电阻率最低为1×105Ω.cm。     

超导电炭黑/NR复合材料电磁性能的研究

采用机械共混法制备了超导电炭黑/天然橡胶(SCCB/NR)复合材料,研究了SCCB用量对复合材料微观结构和电磁性能的影响。结果表明,随着SCCB用量的增加,复合材料的导电率(σ)、电磁屏蔽效能(EMI SE)逐渐增大,当SCCB质量分数为30%时,σ和EMI SE分别为3.87×10-3 S/m和4.91dB,导电率遵循明显的三维"逾渗"行为,逾渗体积分数低至2.54%;复合材料的吸收屏蔽效能大于反射屏蔽效能,呈现以吸收为主导的电磁波衰减机制;复合材料定伸应力逐渐增大,拉伸强度、拉断伸长率先上升后略微下降,保持了橡胶原有的柔顺性。