iPP/HDPE/CB复合材料的制备及反常的温度-电阻效应

本文利用普通熔融挤出法制备了iPP/HDPE/CB复合材料, 分别采用注射成型及压制成型方法得到测试试样. 通过研究复合材料体积电阻率随温度的变化, 考察注塑试样和压制试样的PTC特性及复合材料形态结构与试样PTC特性之间的关系.     

PVDF-HDPE双相PTC材料的制备、结构与性能

分别以聚偏氟乙烯(PVDF)、高密度聚乙烯(HDPE)为基体,炭黑(CB)为导电填料,采用两步熔融混合法,制备了PVDF-HDPE-CB导电复合材料。通过差示扫描量热(DSC)、溶剂抽提、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征了复合材料的结构,采用电阻测试仪等仪器测试了复合材料的性能。研究了PVDF与HDPE体积比与复合材料结构的关系,以及对复合材料导电性、正温度系数(PTC)特性、耐电压性能的影响。结果表明,复合材料具有双相PTC材料结构,在复合材料中,HDPE易形成连续相,少量添加即可显著提高以PVDF为基体的PTC材料的导电性和耐电压性能。     

加工工艺对炭黑填充聚合物双基体复合材料导电性能的影响

制备了炭黑(CB)填充高密度聚乙烯(HDPE)/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)双基体复合材料,研究了加料顺序、混合时间对复合材料导电性能的影响.结果表明,CB主要分布在HDPE相中;采用CB首先填充EVA然后与HDPE混合,或采用EVA/HDPE共混物与CB混合的加工策略,均可获得导电性较优的导电复合材料.然而,混合过程显著影响CB填充双基体复合材料的导电性.采用EVA/HDPE共混物与CB混合法加工复合材料,导电性受相形态演化影响较小.     

HDPE/EPDM/CB复合物的PTC效应

聚合物正温度系数 (PTC)材料 ,是由聚合物基体与炭黑、碳纤维、金属粉末等导电填料共混而成的一种功能导电复合材料 ,其特点是 :当温度升高时 ,在聚合物结晶熔点附近 ,材料的电阻率随温度升高急剧增加 ,可发生几个数量级的突跃 .聚合物 PTC材料可用作自限温加热器、过电流保护器、传感器等 ,有广阔的发展前景 .目前对聚合物 PTC材料的研究主要以聚乙烯 [1～ 5]、乙烯 -醋酸乙烯酯共聚物[6] 、偏氟乙烯 [7] 等单一组分聚合物作为基体材料 .本文研究了以高密度聚乙烯 (HDPE) /三元乙丙胶(EPDM)共混物为基体材料的炭黑 (CB)导电复合材…     

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.     

电子束辐照交联CB/HDPE凝胶复合物的阻温特性

对电子束辐照交联并经溶剂抽提得到的炭黑/高密度聚乙烯(CB/HDPE)凝胶复合物的阻温特性进行了研究.结果表明,凝胶复合物与未抽提的交联试样和未交联试样相比,其PTC强度显著增大,并伴有明显的NTC现象.经热冷循环后,表现出很好的阻温特性稳定性,并且NTC现象消失.表明阻温特性的稳定性及NTC现象的消除强烈依赖于CB/HDPE导电复合材料凝聚态结构的稳定性     

PE/CB复合材料的辐照效应

研究了两种炭黑(CB)对PE的影响及PTC功能材料挤出后的特性，发现挤出后粒子和聚合物取向对材料电性能都有较大影响。经γ射线辐照后HDPE／CB功能复合材料稳定性大为提高，初步探讨了辐射对PTC功能材料稳定性的影响。结合辐射交联等方法提高材料的稳定性。用扫描电镜(SEM)观测了一系列PE／CB的形态、CB的分布、链段的分子运动，并结合Fisher的toy model对PE／CB机制做了较系统的解释。     

聚乙烯/碳黑导电复合材料的导电性能

提出并验证了聚乙烯/碳黑(PE/CB)导电复合材料的网络导电性能和产生正温度系数(PTC)特性的原因,分析了加工过程、温度和辐射交联等后处理过程对其导电性能的影响.     

Ni@C/HDPE复合材料的制备及其正温度系数性能研究

采用还原气氛喷雾燃烧法制备了具有核壳结构Ni@C纳米复合颗粒,并与HDPE共混挤出制备了聚合物基PTC导电复合材料,并且对其结构和性能进行了表征.结果表明,所制备的Ni@C复合纳米颗粒具有典型的核壳结构,其中,金属镍的核的粒径为30~50 nm,碳包覆壳层的厚度约为2.9 nm,热重分析结果表明Ni@C复合纳米颗粒的含碳量为3.4%,碳包覆层的存在阻止了金属镍颗粒的团聚;对Ni@C/HDPE复合材料的断面SEM和切片TEM分析结果表明复合颗粒在HDPE基体中分散性良好,复合材料的渗流阈值为10wt%,PTC强度为8个数量级.     

碳纳米纸/聚乙烯复合材料的电热性能研究

为改善碳纳米管(CNT)分散性,将CNT先制备成碳纳米纸(CNP),然后将CNP与高密度聚乙烯(HDPE)进行复合压膜形成具有三明治结构的CNP/HDPE复合材料,详细研究了CNP的形貌、孔结构、力学性能以及CNP/HDPE复合材料的电热性能。结果表明:采用悬浮过滤法可获得表面平整、光滑、孔径均匀的碳纳米纸;碳纳米纸孔径大部分集中在20nm~40nm之间;碳纳米纸具有一定的强度和柔韧性。CNP/HDPE复合材料的拉伸强度和拉伸模量略高于纯HDPE;在碳纳米管含量相同时,在相同电压下,CNP/HDPE复合材料其电热性能远高于以共混方式制备的CNT/HDPE复合材料。     

INVESTIGATION OF MICROSTRUCTURE AND CONDUCTIVE MECHANISM OF HIGH DENSITY POLYETHYLENE/CARBON BLACK PARTICLE COMPOSITE BY POSITRON ANNIHILATION LIFETIME SPECTROSCOPY

The microstructure and conductive mechanism of high density polyethylene/carbon black (HDPE/CB) compositewere investigated by positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS). The PALS were measured in two series of samples,one with various CB contents in the composites and the other with various γ-irradiation doses in HDPE/CB compositecontaining 20 wt% CB. It was found that CB particles distribute in the amorphous regions, the CB critical content value inHDPE/CB composite is about 16.7 wtO/ and the suitable γ-irradiation dose for improving the conductive behavior ofHDPE/CB composite is about 20 Mrad. T'he result observed for the second set of samples suggests that γ-irradiation causesnot only cross-linking in amorphous regions but also destruction of the partial crystalline structure. Therefore, a suitableirradiation dose, about 20 Mrad, can induce sufficient cross-linking in the amorphous regions without enhancing thedecomposition of crystalline structure, so that the positive temperature coefficient (PTC) effect remains while the negativetemperature coefficient (NTC) effect is suppressed. A new interpretation of the conductive mechanism, which might providea more detailed explanation of the PTC effect and the NTC effect has been proposed.     

纤维状填料/HDPE复合体系的导电渗流与流变渗流行为的关系

研究了纤维状导电材料不锈钢纤维(SSF)填充高密度聚乙烯(HDPE)导电复合体系的导电渗流与流变渗流行为之间的关系,并与颗粒状导电颗粒炭黑(CB)/HDPE导电复合体系进行了比较.发现当SSF含量极低(0.3vol%)时,SSF/HDPE体系即发生导电渗流现象,且导电渗流转变区域极窄;而仅当SSF含量达到4.8vol%时,该复合体系才表现出流变渗流现象,这一结果与CB/HDPE体系及纳米级导电纤维填充体系截然不同.此外,通过正温度系数效应的研究发现SSF形成的导电通路稳定性高于CB/HDPE体系.我们认为,SSF/HDPE体系呈现的这些特点均与SSF较大的直径及长径比且其导电通路及流变渗流网络的形成机理不同有关.     

基体分子运动对聚偏氟乙烯/碳纤维复合材料的聚合物基正温度系数性能的影响

聚合物基正温度系数(PTC)材料中,基体分子在熔体状态下的运动能力可显著影响填料分布、PTC强度及稳定重复性等,明确其机理有利于高灵敏性且稳定可重复的PTC复合材料的设计与制备.通过探究基体熔体黏度不同的聚偏氟乙烯(PVDF)/碳纤维(CF)的电阻-温度响应行为,可以发现复合材料PTC转变温度区间仅取决于基体化学结构与结晶性,而PTC循环稳定性却受到基体分子运动能力的显著影响.当基体分子运动能力较强时,分子链极易黏附填料在CF表面形成包覆层,导致局部填料间距增大到隧穿距离以上,不利于复合材料导电网络的重建,导致随热循环次数增加,复合材料的室温电阻率有所升高,PTC可重复性略微降低.而对基体分子链缠结明显的PVDF/CF复合材料中,运动能力较弱的分子链不会包覆CF粒子,在多次升温-降温循环后导电通路能恢复到初始状态,复合材料呈现良好的PTC可重复性,将其应用于电路过热保护装置时,复合材料表现出灵敏的温度响应特性及可多次循环的开关特性.     

具有高灵敏性且稳定可重复的正温度系数效应的PVDF/CF导电复合材料

以碳纤维(CF)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,通过熔融共混法制备PVDF/CF导电复合材料.所得复合材料具有显著的正温度系数(PTC)效应,温度上升到聚合物熔点附近时,电阻率对温度变化敏感.在转折温度区间(155.5~171.0oC,(35)(28)15.5oC)内,其体积电阻率的增加速率约为1.3×105?cm K-1.在不同CF含量下,复合材料表现出不同的PTC行为.随着CF含量的增加,其峰值电阻略有下降.高导电粒子含量下,无负温度系数(NTC)效应.在冷却循环过程,导电网络的重构性良好.复合材料即使经过多次热循环,依然表现出良好的PTC特性重现性.     

炭黑填充聚丙烯/尼龙6/玻璃纤维复合材料的制备及表征

以聚丙烯(PP)和尼龙6(PA6)的共混物为基体材料,以导电炭黑(CB)和玻璃纤维(GF)作为填料,通过熔融共混的方法制备了导电复合材料。研究了GF和CB质量分数对复合材料热稳定性、导电性能、力学性能和微观形貌的影响。结果表明:CB粒子选择性分散在PA6中,同时PA6包覆在GF表面,通过具有较大长径比的纤维相互搭接形成连续的网络结构,从而显著降低复合材料的逾渗阈值。在相同CB质量分数下(2%),PP/PA6/GF/CB的表面电阻率相对于PP/PA6/CB体系降低了5个数量级。此外,引入GF后,材料的热稳定性和拉伸强度都有所提高。     

高抗冲聚苯乙烯/粘土纳米复合材料的制备、热稳定性及流变性能

用双螺杆挤出共混法制备了高抗冲聚苯乙烯 (HIPS) 有机蒙脱土 (Org MMT)插层纳米复合材料以及HIPS 无机蒙脱土 (MMT)常规复合材料 .分别用TGA和毛细管流变仪研究了它们的热性能与流变性能 ,并比较了两种结构材料的性能差异 .结果表明 ,纳米复合材料比纯HIPS和常规的复合材料具有更好的热稳定性和流动性 ,前者具有更强的剪切变稀行为 .此外 ,当蒙脱土达到纳米级分散时 ,复合材料的表面也变得更加平整光滑 .     

高抗冲聚苯乙烯/蒙脱土复合材料的阻燃性研究

用经十六烷基三甲基溴化铵有机化改性的蒙脱土 (OMMT)与高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)通过熔融插层法制备了HIPS OMMT复合材料 ,用X ray衍射技术对材料结构进行了表征 ,发现钠基蒙脱土 (Na+ MMT)和有机蒙脱土的层间距分别为 1 5 1nm和 2 18nm ,HIPS OMMT(5phr)复合材料中蒙脱土的层间距因聚合物大分子的插入扩大为 3 4 4nm ;而HIPS与Na+ MMT形成的复合材料的层间距与Na+ MMT的层间距相比却没有变化 ,表明未有机化处理土没有形成插层结构 .锥形量热仪的研究结果表明HIPS OMMT复合材料的热释放速率、质量损失速率以及生烟速率等燃烧特性参数均显著降低 ,具有较明显的阻燃性和抑烟性 ,而HIPS Na+ MMT非插层型复合材料只有在Na+ MMT很高填充量下 (>2 0phr)才有一定阻燃效果 .比较了铵盐对HIPS阻燃性的影响 ,结果表明铵盐自身的阻燃作用很小 ,主要是插层复合结构起阻燃作用 .     

炭黑表面含氧量对HDPE—CB复合物导电性能的影响

通过硝酸氧化处理炭黑（CB）,使其表面含氧量（氧元素与碳元素的摩尔百分比）由1．0％（CB1）提高到7．0％（CB2）。分别以CB1和CB2为填料,以高密度聚乙烯（HDPE）为基体,制备了两种导电复合材料。与碳粒子填充极性聚合物相反,表面含氧量高的CB2填充HDPE复合物的渗流阈值低。采用SEM、动态电渗流效应和Payne效应分析了两种炭黑在HDPE中的分散和凝聚特征。结果表明：CB2在HDPE中分散更不均匀,更容易凝聚形成网络。炭黑在非极性HDPE中凝聚形成导电网络的能力随炭黑表面含氧量的增加而提高。     

N990炭黑/低密度聚乙烯复合材料的电性能

采用熔融复合方法制备了N990炭黑/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料,研究了其微观结构和电性能。结果表明:N990炭黑在复合材料中分布较均匀,对LDPE具有诱导结晶作用。复合材料的渗流阈值为20%,临界电阻率指数为9.2,PTC强度都大于4个数量级。复合材料在熔点之下,电阻率的对数值与相对体积存在线性关系。     

乙烯类聚合物-炭黑复合物的PTC效应

本文以低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为基材,炭黑(CB)为导电微粒,探讨了聚合物-炭黑复合物的结构对正温度系数效应(PTC)增强与减弱的影响和炭黑含量与PTC效应的关系以及交联结构对PTC现象的稳定作用.