不同直径炭黑环氧树脂基复合材料力电性能及其机理

通过实验研究了喷雾炭黑、 N762炭黑、 特导电炭黑和N326炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、 伏安特性及电场作用前后电阻变化, 以及炭黑掺量对其上述性能的影响。试验结果表明, 炭黑直径和掺量对炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、 伏安特性和电阻特性具有较大的影响。掺加质量分数为35％~52.5％, 直径123nm喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料具有很好的力电性能, 电压和电流关系符合伏安特性, 施加电场前后电阻没有明显变化; 掺33nm特导电炭黑和30nm N326炭黑的环氧树脂基复合材料的力电变化没有明显的规律, 电压和电流关系不符合伏安特性, 施加电场后其电阻大幅度降低; 掺84nm N762炭黑和26.25％质量分数的喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料力电变化具有规律性, 但不稳定, 电压电流关系不符合伏安特性, 施加电场后其电阻降低, 但下降的幅度不大。在实验研究的基础上, 建立了炭黑环氧树脂基复合材料电路模型, 揭示了电击穿是施加电场前后炭黑环氧树脂复合材料电阻发生明显变化的机理, 最后, 通过分析炭黑间环氧树脂间隙层的变形, 解释了炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性变化规律。      

炭黑-环氧树脂导电复合材料力-电性能研究

研究了填充炭黑的环氧树脂即导电复合材料的导电机理,不同炭黑掺量复合材料在一次加载及反复加卸载下的压阻效应.结果表明,炭黑掺量为20%试件的压阻效应明显且稳定;各掺量试件卸载后均存在较大的残余电阻,经多次加卸载后,电阻变化率逐渐减小并趋于一不变值;卸载后电阻的恢复率不断增加,最终可完全恢复.     

电子束辐照对高密度聚乙烯/炭黑导电复合材料电阻率的影响

研究了电子束辐照固态和熔融态高密度聚乙烯／炭黑（ＨＤＰＥ／ＣＢ）导电复合材料的电性能随辐照温度和辐照剂量的变化。结果表明,对固态或熔融态辐照材料而言,其电阻率均随温度的升而而增大。等剂量下,固态辐照材料的ＰＴＣ强度比熔嘈态辐照的要高,两各状态经高剂量辐后其材料ＮＴＣ效应消失,,ＤＳＣ测试证明电阻率的２与基体的结晶行为以及交联链的形成密切相关。     

凹凸棒粘土对炭黑/环氧复合材料电性能的影响

通过溶液混合法制备了凹凸棒(ATT)/炭黑(CB)/环氧树脂(EP)复合材料。使用紫外可见光光谱仪(UV-Vis)和Zeta电位测试仪对CB和(或)ATT在丙酮溶剂中的分散稳定性进行了研究。使用扫描电子显微镜(SEM)和电阻仪分别研究了不同填料比例以及含量对EP复合材料微观结构和电阻率的影响。结果表明,ATT的加入可以有效增强CB在溶剂中的分散稳定性并促进EP基体中导电网络的形成。当CB与ATT质量比为5∶1时,复合材料的电阻率比不添加ATT时下降了2个数量级;其渗流阈值(1%)(质量分数,下同)小于具有相同填料含量的CB/EP复合材料(1.8%)。最后探讨了ATT对CB/EP复合材料电性能影响的可能机理。     

纳米导电纤维与导电炭黑填充PVC复合材料的电性能研究

对纳米导电纤维(nano-F)及导电炭黑（HG－CB）填充PCV复合材料的电性能进行了研究,当nano-F和HG－CB的填充量分别为20,10份时,复合材料的电阻率急剧下降,其用量继续增加,材料电阻率变化不大。nano-F填充复合材料在20－120℃范围内电阻率基本不变,具有高的电阻稳定性,HG－CB填充复合材料在20－60℃范围内随温度升高阻率逐渐增大,之后随温度继续升高电阻率开始下降,nano-F填充复合材料的伏安特性在不同温度下为欧姆线性关系,而HGC－CB填充复合材料的伏安特性比较复杂。     

一种有机结晶物对丁腈橡胶/炭黑复合材料电性能的影响

将一种低分子量有机结晶物加入到丁腈橡胶/炭黑复合体系中制备导电复合材料。实验得出, 其电阻率随温度的变化呈不同强度的正温度系数(PTC) 效应。讨论了低分子量有机结晶物对复合材料室温电阻率及PTC 效应的影响。      

纳米导电纤维和导电碳黑并用填充硅橡胶复合材料的电性能

本文研究了纳米导电纤维与导电碳黑填充硅橡胶复合材料的电性能,Ｎａｎｏ－Ｆ／ＨＧ－ＣＢ填充硅橡胶复合材料具有高的导电性;     

纳米导电纤维和导电炭黑并用填充硅橡胶复合材料的电性能

本文研究了纳米导电纤维（Nano-F）与导电炭黑（HG－CB）填充硅橡胶复合材料的电性能,Nano－F／HG—CB填充硅橡胶复合材料具有高的导电性;电阻率随温度增加在25～40℃之间呈负温度系数,而在40～120℃之间电阻率变化不大,具有较高的热稳定性;在不同温度下的伏-安特性呈欧姆线性关系．探讨了这种复合材料的导电机理．     

固化剂对炭黑/环氧树脂导电复合材料阻温特性的影响

分别以2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)和甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)为固化剂,低结构炭黑(F101CB)为导电填料,环氧树脂(E-54)为基体,采用超声分散溶液混合法制备了F101/E-54/2,4-EMI和F101/E-54/MeTHPA复合材料。通过电阻-温度特性测试和差示扫描量热(DSC)法分别对其电性能和玻璃化温度进行了表征与分析。结果表明,以2,4-EMI和MeTHPA为固化剂的F101/E-54复合材料都具有PTC效应,F101/E-54/2,4-EMI复合材料具有较大的室温电阻率和PTC转变温度,较小的PTC强度;101/E-54/2,4-EMI复合材料的玻璃化温度Tg为161.7℃,与其PTC转变温度160.4℃接近,F101/E-54/MeTHPA复合材料的玻璃化温度Tg为133.5℃,与其PTC转变温度134.1℃接近;多次热循环使F101/E-54复合材料的PTC稳定性得到改善,以2,4-EMI为固化剂的复合材料体系表现得尤为明显。     

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。      

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。     

Effect of the dispersion of self-healing microcapsules on tensile properties of microcapsules filled composites

为改善亚乙基降冰片烯（ENB）自修复微胶囊在环氧树脂（Epoxy）中的分散性,采用KH560偶联剂对ENB微胶囊表面进行处理,探讨KH560改性ENB微胶囊（KH560-ENB）在Epoxy材料中的分散性及KH560-ENB环氧树脂材料（KH560-ENB／Epoxy）的拉伸性能。结果表明：对未改性的ENB微胶囊树脂复合材料（ENB／Epoxy）,当ENB微胶囊与Epoxy质量比小于或等于5％时,ENB／Epoxy的拉伸断裂强度、拉伸模量以及断裂伸长率均随ENB微胶囊与Epoxy质量比的增加而降低,但经不同温度预固化后,ENB／Epoxy复合材料拉伸指标初始下降速率均不同;KH560-ENB微胶囊在Epoxy中累积分布线性拟合相关系数为0．9945,接近于1,说明KH560-ENB微胶囊在Epoxy中分散性好,且KH560-ENB／Epoxy复合材料的拉伸断裂强度提高19．1％,拉伸模量提高6．6％;对KH560-ENB／Epoxy复合材料的SEM断面观察结果表明,KH560-ENB微胶囊与Epoxy界面粘接良好。     

自修复微胶囊分散对复合材料拉伸性能的影响

为改善亚乙基降冰片烯(ENB)自修复微胶囊在环氧树脂(Epoxy)中的分散性, 采用KH560偶联剂对ENB微胶囊表面进行处理, 探讨KH560改性ENB 微胶囊(KH560-ENB)在Epoxy材料中的分散性及KH560-ENB环氧树脂材料(KH560-ENB/Epoxy)的拉伸性能。结果表明: 对未改性的ENB微胶囊树脂复合材料(ENB/Epoxy), 当ENB微胶囊与Epoxy质量比小于或等于5%时, ENB/Epoxy的拉伸断裂强度、拉伸模量以及断裂伸长率均随ENB微胶囊与Epoxy质量比的增加而降低, 但经不同温度预固化后, ENB/Epoxy复合材料拉伸指标初始下降速率均不同; KH560-ENB微胶囊在Epoxy中累积分布线性拟合相关系数为0.9945, 接近于1, 说明KH560-ENB微胶囊在Epoxy中分散性好, 且KH560-ENB/Epoxy复合材料的拉伸断裂强度提高19.1%, 拉伸模量提高6.6%; 对KH560-ENB/Epoxy复合材料的SEM断面观察结果表明, KH560-ENB微胶囊与Epoxy界面粘接良好。     

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。     

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。     

基于炭黑填充导电橡胶的压力/温度传感器非线性特性

通过研究电阻率和电阻几何系数对"负电阻-压力系数"(NPCR)和"正电阻-温度系数"(PTCR)的影响,分析了炭黑填充导电橡胶(导电炭黑/橡胶)的压力/温度传感器的非线性特性。结果表明: 导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应产生非线性的主要原因为电阻率的非线性变化; 当炭黑体积分数接近渗流体积分数时,其电阻率对体积的变化敏感程度高,此时,导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应的非线性特性较强; 由于导电炭黑/橡胶的体压缩系数大于其热膨胀系数,且导电炭黑/橡胶在压力场和温度场下的形变过程不同,导电炭黑/橡胶NPCR效应的非线性强于PTCR效应的非线性。     

CNTs的表面改性及其在环氧树脂复合材料中的应用

首先采用浓硫酸/浓硝酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行混酸氧化处理,再将氧化后的CNTs与DOPO改性后的硅烷偶联剂(DOPO-KH560)进行改性,制备了DOPO-KH560表面化学修饰的MWC-NTs。在此基础上,将改性前后的CNTs分散在环氧树脂体系中,制成样条,研究了处理前后样条力学性能的变化。材料表面结构的红外光谱(FT-IR)分析表明,CNTs混酸氧化成功,表面成功引入了羟基和羧基,而且DOPO-KH560成功接枝到酸化CNTs上。材料微结构的透射电子显微镜(TEM)观察表明,酸化后MWCNTs被截短,分散性变好,接枝DOPO-KH560后CNTs表面包覆了一层低聚物。对处理后的样条进行力学性能测试并用扫描电镜(SEM)分析观察断面形态的变化。结果表明,环氧树脂中加入CNTs,能有效地增加环氧树脂的韧性和强度,且加入原CNTs、氧化CNTs、改性后的CNTs时增强增韧效果逐渐增加,加入最终CNTs后环氧树脂的增强增韧效果最明显。     

导电炭黑改性PE-RT抗静电复合材料的形貌与性能

以耐热聚乙烯(PE-RT)管材料为基体,以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)载体导电炭黑母粒(记作CBE)为导电介质,配以3.86wt%的聚乙烯-辛烯共聚弹性体(POE),采用双螺杆挤出工艺制备了具有导电网状结构形貌的PE-RT抗静电管材料,降低了复合体系的逾渗阈值,并将其与添加导电炭黑(记作CB)的体系进行对比,研究了CB/PE-RT和CBE/POE/PE-RT复合体系的导电性能、微观形貌、流变性能、力学性能及热稳定性能。结果表明:POE和EVA可以产生协同作用,POE的加入改变了PE-RT与EVA的黏弹性差异,EVA在基体中达到逾渗而形成连续的网络结构。CB优先分散在黏度低、极性较高的EVA相中,且POE能够抑制CB由EVA相向PERT相的迁移,CB在EVA相中容易达到逾渗,最终由于双逾渗作用而形成导电网络结构。CB能够提高PE-RT的结晶性能及CBE/POE/PE-RT复合体系的热稳定性能,且CB对CBE/POE/PE-RT复合体系的力学性能影响较小,在一定程度上解决了目前填充型导电体系中导电性能与力学性能之间的矛盾,并且POE对复合体系起到了增塑作用,保持了PE-RT管材可弯曲的优点,拓展了塑料管材的应用范围。     

填充炭黑对柔性触觉传感器用导电硅橡胶性能的影响

炭黑添加到绝缘的硅橡胶中,制备具有压阻特性的导电硅橡胶是触觉传感器常用的一种材料。通过实验研究3种填充炭黑制成的导电硅橡胶的渗流现象、相同体积分数时压阻特性。显示3种炭黑填充的导电硅橡胶具有不同的渗流阈值,同体积分数下的压阻特性也不相同。相同种类炭黑的添加量改变时,在渗流阈值附近导电硅橡胶的压阻特性最明显。利用扫描电镜(SEM)分析导电硅橡胶的断面形貌,表明导电硅橡胶性能与填料炭黑的分布有关,而炭黑的分布又与其结构相关:粒径越小、表观密度和比表面积越大的高结构炭黑分散性越好,导电硅橡胶的渗流阈值越小,相同体积分数下所获得压阻特性越显著。