聚吡咯导复合材料结构和特性研究

介绍了低密度聚乙／聚吡咯复合材料的导电特性。发现复合材料的导电率和聚吡咯含量的关系可用“渗流理论”来描述，复合材料制备工艺强烈地影响其微观结构从影响渗流门槛植。讨论了复合材料导电率的温度依赖性行为结构的关系。     

颗粒填充导电复合材料的传导特性

介绍了导电聚吡咯颗粒作为填充相,聚乙烯和聚苯乙烯作为基体相的导电复合材料的结构、导电特性、导电率的温度依赖性以及导热特性等.讨论了颗粒填充复合材料的制备工艺、结构、传导特性之间的关系.      

聚吡咯及其复合材料导电稳定性研究

本文研究了聚吡咯(PPY)及其复合材料在不同条件下的导电稳定性。发现聚吡咯导电性的下降是由化学降解所致,这一降解反应符合一级反应动力学。时效研究表明,复合材料导电稳定性与基体及填充相的热膨胀、基体材料的热机械稳定性有关。复合材料内部渗流途径断裂引起导电性的下降。     

添加剂对聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料结构和性能的影响

采用单体原位聚合法制备了三种聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料。通过XRD、FT-IR和TEM对产物进行结构表征,探讨了未加添加剂及分别以N aOH和十二烷基苯磺酸钠为添加剂制得的聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料的结构与性能的差别。结果表明,未加添加剂和以N aOH为添加剂时产物为非晶态的剥离型聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料;而以十二烷基苯磺酸钠为添加剂时可得到具有层状有序结构的插层型聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料。插层型聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料的导电和电化学性能优于剥离型聚吡咯/氧化石墨纳米复合材料,它们的提高归因于聚吡咯分子链共轭程度的增加。     

聚吡咯电极材料在超级电容器中的研究进展

聚吡咯是导电稳定性最好的导电聚合物之一。因其制备方式简单、环境友好、导电率高、电容性好及独特的掺杂性,制备聚吡咯复合材料以提高电极材料的稳定性成为超级电容器导电聚合物基电极材料的热点研究方向。综述了近年来聚吡咯电极材料及其与碳基材料、金属氧化物材料等二元、三元复合电极材料应用于超级电容器中的研究进展,介绍了聚吡咯的电荷储存机制、聚合机理、制备方法等,指出了当前超级电容器聚吡咯及其复合电极材料的热点研究领域,并且展望了其发展前景。     

基于聚吡咯复合材料的制备及其应用研究进展

综述了导电聚吡咯及其复合材料最新的应用研究进展。详细介绍了聚吡咯和其复合材料在金属防腐、传感器、电极材料等领域的研究现状,尤其是近年来,聚吡咯二元复合材料(金属氧化物与聚吡咯、碳材料与聚吡咯)的制备及其应用已经成为了研究的热点。此外,基于聚吡咯的三元复合材料也取得了一定的研究成果,并将成为今后的研究重点。     

TDI改性梳状有机硅聚醚复合材料的制备及导电性能

采用原位吸附聚合法,使吡咯单体在有机硅聚氨酯(TESO)乳胶表面吸附聚合制备了导电复合材料,研究了投料比、投料顺序及反应条件等对有机硅聚氨酯导电性能的影响。结果证明:吡咯用量12.5%,FeCl3、蒽醌-2-磺酸钠与吡咯摩尔比为2.2∶2.5∶1,投料顺序为TESO-吡咯-蒽醌-2-磺酸钠-FeCl3,反应温度0℃,pH=3,制备的复合材料导电效果最佳。TESO乳胶中的Si与导电聚吡咯具有协同效果,利于聚吡咯与TESO形成互通网络结构,在TESO乳胶表面或界面处形成连续核壳型导电聚合物膜层。     

炭黑吸附聚合制备聚吡咯/ 炭黑导电复合材料

用炭黑吸附化学氧化聚合法制备聚吡咯/ 炭黑( PPy/ C) 导电复合材料。运用FT2IR、TGA、SEM、四探针和电化学测试仪对材料的组成、结构和性能进行了测试和表征。导电炭黑的加入不仅提高了材料的电导率,由原来的6.152 S/ cm 增加至13.42 S/ cm, 而且提高了材料的堆积密度, 改善了聚吡咯的颗粒形态和制膜加工性能, 聚吡咯复合材料为正极的锂/ 聚吡咯二次电池的性能得以改善, 室温下充放电循环30 次以上, 电池容量无明显衰减, 库仑效率在98 %以上, 首次放电容量以聚吡咯计可达41 mAh/ g。      

聚吡咯纳米复合材料的研究进展

聚吡咯具有较大的比电容、较高的电导率、较好的化学稳定性等诸多优点，被认为是最有可能实现工业化生产的导电聚合物。然而，常规块状聚吡咯通常在电学、光学和生物学特性方面存在不足，而纳米结构聚吡咯由于明确的纳米结构和更大的表面积，具有特殊的电化学活性、改善的光学性能和良好的生物相容性。此外，面对日新月异的科技发展，单一的聚吡咯纳米材料已经不足以应对各方面的应用需求，而聚吡咯纳米复合材料保留了单个组分的功能以及与其他功能材料集成时的协同效应，可以同时具备几种材料各自的优点，从而大大拓宽聚吡咯的应用范围。本文综述了聚吡咯纳米复合材料的研究进展，介绍了五种类型的聚吡咯纳米复合材料，基于其优异的导电性和可逆的氧化还原等性能，结合近几年的文献，介绍了聚吡咯纳米复合材料在储能、生物医学、吸附和杂质去除、电催化、吸波材料、传感器和腐蚀防护领域的应用，最后展望了这一研究领域目前所面临的挑战和机遇。     

电化学合成聚吡咯—不同合成条件对聚吡咯特性及形态的影响

一、前言 近十多年来,导电高聚物的研究一直得到人们的高度重视。许多研究表明,导电高聚物有希望作为新一代的电磁屏蔽材料、吸波材料、固体电介质、传导织物等使用。关于导电高聚物的研究,大部分工作集中在聚乙炔和聚吡咯。 聚吡咯是一种无定形高分子材料,它可以利用电化学或化学方法合成。一般来说,利用化学方法合成的聚吡咯呈粉末状,而利用电化学方法合成的聚吡咯则是硬而脆的薄膜。取决于不同的掺杂离子和掺杂水平,它的导电性可从10~(-6)到10~2s/cm。大量的研究表明,它的掺杂—反掺杂过程是一个准可逆过程。当在室温下、暴露于空气中时,它具有较高的化学稳定性。 为了适应不同的使用要求,聚吡咯可以被制备成粉末状、微纤状和薄膜状。利用不同的复合工艺,可以制备不同类型的聚吡咯导电复合材料。然而,尽管每年都有大量关于聚吡咯的研究,但关于合成条件对其性能及形态影响的研究却很少报道。事实上,这样的研究对聚吡咯的广泛应用是必要的。本文将介绍聚合电势、电介质及单体浓度对聚吡咯导电性及形态的影响。聚合电势、聚吡咯结构及导电性之间的关系也将详细讨论。     

具有隔离结构的超高分子量聚乙烯/镍高导电复合材料

采用化学镀手段制备金属镍包覆的超高分子量聚乙烯复合粒子,通过热压成型方法制得具有隔离结构的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/镍(Ni)高导电复合材料。通过调节金属(镍)镀层厚度及加工温度考察不同Ni含量及加工温度对复合材料导电性能的影响。结果表明,复合材料具有明显的导电逾渗行为;通过化学镀工艺可有效提高金属填料与基体的结合力,同时实现金属镍在聚合物基体中的选择性稳定分布,构建具有隔离结构的导电网络,使得复合材料的逾渗值降低至1.02%(体积分数)。基于金属填料优异的导电性能,在Ni体积分数仅为2.53%时,复合材料的电导率达到2648S/m。此外,降低复合材料的加工成型温度有助于减少加工过程对导电网络的破坏作用,从而有效降低复合材料的导电逾渗值,对提高复合材料导电性能具有重要意义。     

碳纤维增强水泥复合材料的电导性能及其应用

研究了碳纤维增强水泥复合材料的电导性能, 用扫描电子显微镜(SEM ) 观察了材料产生电导渗流时的显微结构, 讨论了纤维掺量和纤维长度对电导性能的影响以及受载过程中材料电导率的变化规律。结果表明, 适当控制碳纤维的尺寸、含量, 可以明显提高材料的电导性能; 材料结构中存在电导渗流现象, 渗流阈值随受载过程而变化; 碳纤维增强水泥复合材料能够作为本征机敏材料, 反应试件受载时的应力应变关系。     

聚乳酸/石墨/多壁碳纳米管复合材料的制备及性能

通过共溶剂法制备了由石墨(GN)和多壁碳纳米管(MWCNTs)掺杂的聚乳酸(PLA)纳米复合材料,借助扫描电镜等手段,研究了MWCNTs用量对复合材料微观结构、热稳定性、导热和导热性能及介电性能的影响。结果显示,MWC-NTs和GN在PLA基体中形成了稳定的导电和导热网络结构,从而导致复合材料具有较低的导电和导热逾渗阈值,其值约为MWCNTs/GN=0.5/1。MWCNTs和GN均匀分散和协同增强效应促使复合材料热稳定性、导热和导电性能明显提高。与纯PLA相比,填料在逾渗阈值附近的复合材料的初始分解温度提高了近16℃,导热系数提高了1倍,体积电阻降低了109数量级。     

Electrical conductivity characterization and variation of carbon fiber reinforced cement composite

Electrical conductivity of carbon fiber reinforced cement composite (CFRCC) was measured. The conductivity of specimens increased by several orders of magnitude while the volume fraction of fibers reached a higher value than the critic concentration. The microstructure associated with electrical percolation phenomena was observed. The mechanism of conduction was interpreted as being due to fibers touching each other. The changes of electrical conductivity under three different loading levels were investigated. The percolation threshold value decreased with loading. The relative changes of electrical conductivity both under single loading and cyclic loading could sense the stress in non-elastic, elastic and fracture region with sensitive response. The influences of fiber volume fraction and fiber length on the sensitivity of electrical conductivity measurement were discussed. The results provide some new information for the fabrication of conductive and intrinsically smart carbon fiber reinforced cement composites.     

炭黑填充聚合物体系渗流转变过程中的介电性能

采用熔融共混的方法制备了导电炭黑填充乙烯-醋酸乙烯酯共聚物复合体系,分别通过添加填料粒子和熔融态等温处理促进粒子凝聚成网两种方法研究了体系在渗流转变过程中的电性能变化,发现在该过程中材料的导电性能和介电性能均持续上升,伏安特性和相位角分析表明粒子间始终为非欧姆接触。动态渗流测试发现,复合体系从绝缘体到导体的整个渗流转变过程中介电常数是持续增加的。因此渗流理论所预测的介电常数极大值很可能发生在临界含量的上限值,此时材料的导电机理转变为欧姆传导。     

Three-dimensional electrical percolation behaviour in conductive short-fibre composites

The percolation behaviour and electrical conductivity in unidirectional composites made of short conductive fibres embedded in an insulating matrix were examined by Monte Carlo simulation as a function of aspect ratio, volume fraction and angle. The unidirectional composite exhibited a highly anisotropic percolation behaviour with respect to the fibre direction for both fibre normal and fixed-length distribution. For the direction parallel to the fibre, the electrical conductivity increased exponentially with the volume fraction and the exponent increased as the aspect ratio increased. The conductivity in the transverse direction exhibited a sharp transition, from zero to nearly the same level as parallel conductivity at the critical volume fraction. The percolation threshold for the transverse direction also increased with aspect ratio up to 20, above which it decreased in parabolic manner. Both the threshold volume fraction and transient increase in conductivity in the transverse direction varied parabolically with aspect ratio, the maximum being an aspect ratio of 20.     

A study on the DC electrical properties of PAN-based carbon fiber/polycarbonate composites

The DC conductivity and Hall effect studies were used to investigate the nature, type, and development of the charge carriers in conductive polymer composite containing PAN-based carbon fibers of different concentration. The dependence of the electrical conductivity on temperature is characterized by a two-stage electrical conduction process with a semiconducting type of behavior and two activation energies. It was found the measured Hall voltage varies linearly with Hall current with two different signs of slopes. This suggests that a composite of low fiber content is functioning as p-type material, and then changes to n-type with increasing the carbon fiber content more than 15 wt.%. The density of the charge carriers increases with carbon fiber content in a behavior similar to the electrical conductivity for all given composites, showing a percolation phenomenon. The calculated charge carriers density includes both the magnetostatic arising from the polycarbonate matrix and from the free charge carriers themselves. Considering the filled carbon fibers as a random semiconducting material, the results obtained for various composites were described in terms of the band structure model. Other approach of results analysis was based on the composite bulk morphology observed by the SEM microscopy.     

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。     

Ethanol-sensing properties of potassium bromide/multi-walled carbon nanotube composites

The work reported in this paper is related to the fabrication and electrical characterization of multi-walled carbon nanotubes (MWNT)-based solid composites pellets with potential application as gas sensor at room temperature, using potassium bromide as supporting material. Results show an electrical conductivity of the composites as a function of the MWNT loading following a power law associated with a percolation phenomenon. A variation of the electrical resistance of the composites as a function of ethanol concentration in a nitrogen atmosphere has also been observed, allowing detection of ethanol from about hundred of ppm. It is also shown the existence of an optimal MWNT loading for which the composite reaches its best ethanol-sensing performances.     

碳包钴纳米颗粒/聚二甲基硅氧烷复合热界面材料的制备和性能

为了制备具有良好的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的纳米颗粒填充硅树脂复合材料,首先以乙基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基体材料,以碳包钴纳米颗粒(C@Co)为填料,采用研磨共混法制备了C@Co/PDMS复合热界面材料。然后,运用TEM、XRD、Raman和SEM分别对C@Co的微观结构、物相、石墨化程度和分散性进行了研究。最后,研究了C@Co含量对复合热界面材料的热导率、热稳定性、导电性和柔顺性的影响。结果表明:该复合热界面材料的热导率随着C@Co含量的增加而增大,当C@Co的含量为24wt%时,复合材料的热导率达到最大值1.64 W/(m·K),比纯PDMS的提高了10.7倍;TG分析表明,添加24wt%的C@Co后,复合材料的起始分解温度和最终分解温度比纯PDMS的分别提高了约70℃和80℃,说明C@Co能提高复合材料的热稳定性;随着C@Co含量的增加,复合热界面材料的电导率非线性增大,拟合试差计算的逾渗阀值为10wt%,即C@Co含量小于10wt%时复合材料的绝缘性良好,而填充24wt%的C@Co时复合材料的电导率为9.38×10-3 S·m-1;复合材料的硬度适中,处于17.6~26.8HA范围内,表明该复合材料的柔顺性较好。因此,24wt%C@Co/PDMS复合材料不仅能满足热界面材料电性能的基本要求,且具有良好的热导率、热稳定性和柔顺性。