多壁碳纳米管填充聚苯乙烯熔体的恒温依时性动态模量逾渗行为

在恒温(170～190℃)热处理过程中,多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚苯乙烯(PS)熔体发生动态模量逾渗(DMP)行为,且该行为服从时-温叠加(TTS)原理.MWCNTs体积分数(φ)低于逾渗阈值(φc)时,填充熔体在恒温热处理过程中保持类液行为,热处理对MWCNTs分散状态无显著影响,动态储能模量(G')与动态损耗模量(G″)活化能(EG'与EG″)分别高于、低于PS黏流活化能(Eω),而与PS熔体恒频动态模量活化能相一致;φ>φc时,热处理促成MWCNTs进一步团聚,填充熔体在热处理过程中发生类液-类固转变,EG'与EG″均低于Eω,而动态逾渗时间活化能(Et'与Et″)显著高于Eω且随φ增高而增大.在逾渗转变区,EG'与EG″发生不连续变化.PS/MWCNTs复合体系的恒温依时DMP行为与MWCNTs聚集所导致的三维弹性网络的形成密切相关,PS大分子终端松弛不是决定DMP的关键因素.     

碳系导电填料混杂填充聚合物共混体系的导电逾渗模型

以排除体积理论为基础,提出了3种碳系导电填料混杂填充聚合物共混体系的导电逾渗模型,并利用三维图和二维图对导电逾渗模型进行了描述.选用炭黑、聚团状碳纳米管和阵列碳纳米管3种导电填料,以聚碳酸酯(PC)/苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)(70∶30,质量比)和PC/聚苯醚(PPO)(70∶30,质量比)2个共混体系进行研究,通过不同导电填料在单一聚合物及其共混物中逾渗值的测量,对导电逾渗模型公式的各个参数进行计算和修正.导电逾渗模型预测结果与样品实际电阻率基本吻合,证明了模型的普适性和实用价值.对于基体相不变的系列聚合物共混体系,可以通过任意一种导电填料在共混体系中的逾渗值及在基体相聚合物中的逾渗值之比得到模型公式的相关参数,从而极大地方便了模型的推广和应用.     

加工工艺对气相生长碳纤维填充聚苯乙烯复合体系导电逾渗与动态流变特性的影响

研究了加工工艺对气相生长碳纤维(VGCF)填充聚苯乙烯(PS)复合体系导电逾渗与动态流变特性的影响.结果表明,低转速、短时间混合有利于VGCF形成较为完善的逾渗网络结构,其复合体系逾渗阈值低、导电性能好.使用作者提出的两相模型描述VGCF/PS复合体系的流变特性,发现低转速、短时间(30 r/min、5 min)混合条...     

SiO_2纳米粒子对PMMA/PS共混物共连续相结构退火粗化过程的影响

考察了亲水性纳米SiO2粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯(PMMA/PS)共混体系的共连续相结构在静态高温退火时形态稳定性的影响,发现静态高温退火条件下,填充体系共连续组成范围变窄幅度较小、特征结构尺寸的粗化速率减慢.流变测试表明纳米SiO2粒子加入之后PMMA/PS共混体系的黏弹性显著提高,从而能减缓破坏构成共连续相结构的纤维断裂或回缩等松弛过程的速率,有效地抑制PMMA/PS共混体系的共连续相结构粗化进程,提高相结构的稳定性.根据现有的两种粗化理论的定性分析表明,在高填充量的共混体系中,加入纳米SiO2粒子导致共混体系的黏弹性的显著改变是影响PMMA/PS共混体系在静态高温退火时共连续相结构粗化速率的主要因素,相对而言界面张力的变化对共连续相结构在静态高温退火时的粗化速率影响则应该较小.     

聚甲基丙烯酸甲酯改性碳纳米管及其在聚合物中的应用

本文利用引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)在碳纳米管(CNTs)表面引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合,使CNTS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),提高CNTs与基体的界面粘结力,改善CNTs在基体中的分散状态。通过熔融共混法制备PVDF/CNTs和PVDF/CNTs-PMMA复合材料。结果表明改性后的CNTs在PVDF中的分散更好,PVDF/CNTs复合材料的导电逾渗阈值为0.7 vol%,PVDF/CNTs-PMMA复合材料的导电逾渗阈值为0.28 vol%,降低了60%。这表明通过对填料化学改性是一种降低复合材料逾渗阈值的有效方法。     

iPP/HDPE/CB三元导电复合材料的导电与流变行为

利用界面能原理使CB选择性分布于HDPE中成为复合导电相,固定CB在HDPE中的质量分数(20 wt％),控制CB/HDPE导电相在iPP中的含量,制备出一系列三元(iPP/HDPE/CB)导电复合材料,并研究其导电逾渗和流变逾渗行为.结果表明,在复合导电相含量为20 wt％时复合材料内即形成导电网络,在复合导电相含量30 wt％时出现流变网络.只有当复合导电相在材料中形成连续相时(60 wt％),损耗因子在频率扫描中才出现峰值.     

多壁碳纳米管填充聚苯乙烯复合体系的动态流变特性

应用两相模型探讨多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚苯乙烯(PS)复合体系的动态流变特性.结果表明,体系线性黏弹行为与PS本体的应变放大效应及MWCNTs填料相的弛豫密切相关.在不同温度下,应变放大因子(Af)随MWCNTs体积分数(φ)的变化规律符合扩散控制的粒子串聚集(CCA)模型.φ＜0.020时,MWCNTs分散...     

多壁碳纳米管对聚甲醛性能的影响

将多壁碳纳米管(MWCNTs)和聚甲醛(POM)在转矩流变仪中熔融混合得到POM/MWCNT复合材料.研究了复合材料的形态,导热性能,导电性能,流变性能和结晶性能.结果表明,MWCNTs在没有经过处理的情况下能够均匀地分散在POM基体中;当向POM中添加1.0 wt%含量MWCNTs时,复合材料的导热系数上升到0.5289 W/(K m),比纯POM的导热系数0.198 W/(K m)提高1.5倍,通过有效介质方法(EMA)验证了体系导热系数提高幅度不大的原因是MWCNTs与POM之间形成了很高的界面热阻;当MWCNTs的含量为1.0 wt%时,体系产生了导电逾渗效应,逾渗值在0.5 wt%~1.0 wt%之间;MWCNTs对POM有显著的成核作用,当向POM中添加0.5 wt%含量的MWCNTs时,POM的结晶温度提高6℃左右,但当MWCNTs的添加量进一步增加时,结晶温度几乎不再变化,成核效果呈现"饱和"状态.另外,材料的复数黏度,储能模量和损耗模量随MWCNTs含量的增加而增加.     

碳纳米管/炭黑混杂填充聚甲醛复合材料导电性能研究

采用在转矩流变仪中熔融混合的方法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)和导电炭黑(CB)共同填充的聚甲醛(POM)导电复合材料,研究了材料的体积电阻率和导电填料用量之间的关系.用该体系的实验数据点对已发表的混合导电填料体系的定量关系式进行了验证,结果表明实验数据点和理论预测略有偏差.为方便实际应用,把混合导电填料体系的定量关系式加以发展,推导出逾渗值和两种导电填料质量比之间的关系式,并绘出了工作曲线.设计实验对工作曲线进行了验证,结果表明工作曲线对实践具有指导意义.     

SiO_2粒子对PMMA/SAN共混体系相分离行为的影响

采用小角激光光散射(SALLS)并结合动态流变学方法,考察了气相法二氧化硅(SiO2)粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(PMMA/SAN)共混体系相行为的影响,得到了添加SiO2粒子前后的相图,发现SiO2粒子对基体相行为的影响与基体的组成有关.对PMMA/SAN(60/40)体系,加入SiO2粒子后相分离温度上升,但并未改变相分离机理,仍为亚稳单相分解过程(spinodal decomposition,SD);而对于PMMA/SAN(30/70)体系,加入SiO2粒子后却降低了体系的相分离温度.该现象可能是SiO2粒子和基体组分界面间组成与PMMA/SAN共混物基体组成的差异造成的.     

Conductivity of Poly(methyl methacrylate)/Polystyrene/Carbon Black and Poly(ethyl methacrylate)/Polystyrene/Carbon Black Ternary Composite Films

Poly(methyl methacrylate)(PMMA)/polystyrene(PS)/carbon black(CB)and poly(ethyl methacrylate)(PEMA)/PS/CB ternary composite films were obtained using solution casting technique to investigate double percolation effect.In both PMMA/PS/CB and PEMA/PS/CB ternary composite films,the CB particles prefer to locate into PS phase based on the results of calculating wetting coefficient,which is also confirmed by SEM images.The conductivity of the films was investigated,and the percolation threshold(￠c)of both ternary composite films with different polymer blend ratios was determined by fitting the McLachlan GEM equation.Conductivity of PMMA/PS/CB ternary composite films showed a typical double percolation effect.However,due to the double emulsion structure of PEMA/PS polymer blends,the PEMA/PS/CB ternary composite films(PEMA/PS=50/50)showed a higher￠c,even CB only located in PS phase,which conflicts with the double percolation effect.A schematic diagram combined with SEM images was proposed to explain this phenomenon.     

Dynamic percolation in highly oriented conductive networks formed with different carbon nanofillers

Dynamic percolation in highly oriented conductive networks formed with different carbon nanofillers is investigated during disorientation upon annealing. Conductive networks are constructed by solid-state drawing, subsequent annealing, and using fillers with different dimensions (multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and carbon black (CB)) in a bicomponent tape. Interestingly, it is observed that a less entangled network work is formed by mixed filler containing CB; consequently, this result in an accelerated dynamic percolation process and reduced activation energy of such process. Three different analytical approaches have been utilized to analyze this interesting behavior. It is concluded that the dynamic percolation process in highly oriented conductive polymer composites filled with MWCNTs can indeed be accelerated by the addition of CB, since less entangled networks are formed in a hybrid filler system compared with MWCNTs alone.     

相变过程对等规聚丙烯/炭黑复合材料中填料网络的影响

采用柔和混合方法制备出炭黑(CB)填充等规聚丙烯(iPP)复合材料,CB在iPP熔体中可以进行团聚而形成填料网络,采用动态流变-电阻同步测试的方法,研究原位结晶-熔融过程对所形成网络的影响.实验结果表明,经历原位结晶-熔融后复合材料中可以被动态流变实验检测到的填料网络消失,这是由于结晶和熔融过程中都会影响填料网络结构,而熔融过程中网络的破坏更为显著.相变后网络的重建过程说明,相变过程不能完全破坏熔体中形成的团聚结构,填料网络容易重新形成.     

CB/HDPE导电复合体系中Kerner-Nielson方程修正及电渗流与粘弹渗流的相关性

随着导电填料含量的增加,聚合物导电复合材料的电导率呈现非连续的递增.当填料含量达到渗流阈值并导致渗流现象出现时,导电填料相互聚集并形成网络,体系电导率急剧增大,关于此类电渗流现象已有很多报道^[1～4].填充类导电复合材料的结构和性能与其粘弹性密切相关.近年来,由于炭黑填充使得许多光学方法失效,流变学方法受到了广泛重视.最新的研究发现,非均相结构的出现和演化对浓度的依赖性有着特征流变响应,是一种粘弹渗流现象^[5～7].