论文摘要
填充型导电高分子材料已广泛应用于电子、能源、化工、宇航等领域,被认为是最有发展前景的导电高分子材料之一。自从1991年Iijima发现碳纳米管以来,由于其所具有的电学、力学等性能,受到了广泛的关注,是材料领域最前沿的研究领域之一,碳纳米管/聚合物导电复合材料的研究取得了很大的进展。本文以聚苯乙烯(PS)和低密度聚乙烯(LDPE)为基体,以多壁碳纳米管(MWNT)为导电填料,采用熔融共混加工技术,制备了一系列的导电复合材料,对复合材料的形态、结构与性能进行了系统的研究。主要开展了以下几个方面的研究工作:1.对两相MWNT/PS和MWNT/LDPE导电复合材料及三相MWNT/LDPE/PS复合材料的电学性能进行了研究。研究结果表明,三者均表现出很好的导电性能;但他们的导电渗滤行为有明显差别,两相体系的渗滤阈值分别为6wt%和8wt%的MWNT含量,当LDPE/PS的组成为50/50时,多相体系的渗滤阈值仅为4wt%。对复合材料的PTC效应的研究发现,多相复合材料的PTC效应与LDPE的变化有关,且与MWNT/LDPE的PTC行为类似。2.使用光学显微镜和SEM对复合材料的形貌观察表明,MWNT选择性的分布于LDPE相中,且LDPE与PS在很大的组成范围内形成双连续相结构,从而有利于形成导电的"双重渗滤",降低多相复合体系的渗滤阈值,改善材料的力学和可加工性能。3.动态流变的研究表明,多相复合材料的复数粘度、损耗模量、储能模量都随MWNT含量的变化出现相同的变化趋势。在低频区,当MWNT含量低于3wt%时,复合材料的流变行为对频率有一定的依赖性,随MWNT含量的增大,高于3wt%后,复合材料的流变行为对频率不敏感,出现类固体行为;"第二平台"的出现表明,MWNT在材料中形成了网络结构。动态流变对相分离的研究表明,MWNT的加入,使得复合材料的相分离温度降低,复合材料的相分离趋势加强。4.MWNT/LDPE/PS多相导电复合体系表现出不同的流变渗滤行为和导电渗滤行为,流变阈值3wt%,而导电阈值4wt%,这主要因为导电和流变出现渗滤阈值所要求的MWNT之间的间距有所不同。5.对复合材料的结晶性能的研究表明,MWNT/LDPE和MWNT/LDPE/PS的结晶和熔融行为相似,一定程度上说明了MWNT选择性的分布于LDPE相中。MWNT的加入对于LDPE的晶型没有明显影响,但是结晶度降低,结晶速度变慢。6.多相复合材料的力学性能随MWNT含量的增加而提高。
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标签：碳纳米管论文; 多相导电复合材料论文; 低密度聚乙烯论文; 聚苯乙烯论文; 渗滤阈值论文;