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.     

HDPE/HIPS/CB复合材料的制备及PTC性能

以高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)和高密度聚乙烯(HDPE)为基体,炭黑(CB)为导电填料,采用熔融法制备聚合物基正电阻率温度系数效应(PTC)复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)研究了CB在复合材料两相基体中的选择分布,采用热敏电阻温度(RT)曲线测试仪研究复合材料PTC性能随CB含量的变化规律.结果表明,在HIPS/CB体系中加入HDPE后,复合材料的渗流阈值降低,PTC强度增强,耐电压强度有所提高.     

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。     

聚乙烯-炭黑导电材料的电阻-温度特性

自1966年观察到聚乙烯(PE)-炭黑(CB)材料有明显的电阻率正温度系数(PTC)现象以来,对其电阻-温度特性已有一些报导。但对涉及电阻测量的一些基本问题前人的看法并不相同。以测量时电压的影响为例:Meyer认为在电阻随温度上升的区间电阻随电压成指数上升,而在室温及高聚物熔点时电阻与电压无关。他认为在测量电阻时无需采用同一电压。Narkis的结果是在所有情况下电阻值皆随电压上升而成指数下降。     

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…     

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.     

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     

不同粒径炭黑混合对复合型导电材料PTC性能的影响

研究了炭黑分散效果对具有PTC效应的高密度聚乙烯／炭黑导电复合材料性能的影响。实验结果表明，由不同粒度和比表面积的两种炭黑混合后填充的复合材料同由导电性能较好的乙炔炭黑填充复合材料比较，前者具有较低的渗滤阀值、较高的临界温度、优良的PTC特性以及电阻稳定性好的特点．     

高分子基导电复合材料气敏响应机理研究

高分子基气敏导电材料是近年来发展起来的一种新型功能高分子复合材料.本文介绍了以炭黑(CB)为导电填充剂的复合传感材料的气敏响应机理的体积膨胀模型、结晶模型和氢键模型,并讨论了逾渗阀值、CB及聚合物微观结构与性能、以及CB与聚合物和溶剂三者之间相互作用等因素对该类材料气敏响应性的影响.     

高密度聚乙烯/石墨导电复合物的PTC行为及其热循环稳定性

研究了高密度乙烯／石墨导电复合物的PTC行为及其影响因素,揭示了内应力随温度升高而松驰对PTC效应的贡献。复合物的导电性能与PTC行为是电导网络的总体结构及其随温度的变化所决定的,与材料组分性质以及各组分之间的相互作用关系不大。当环境温度趋于基体熔点时,复合物热学性质的变化造成导电网络的大规模破坏,是PTC行为产生的根源。热处理等物理手段可改变导电网络的微观结构,但不影响PTC行为赖以产生的物理机制,也不能有效改善PTC行为的热循环稳定性。     

GMA和共单体对聚乙烯木塑复合材料的直接反应增容

通过甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、聚乙烯(PE)、木粉和其它助剂的熔融挤出,实现了GMA及GMA与共单体对PE和木粉的直接反应增容.通过扫描电镜(SEM)观测了PE基木塑复合材料(WPC)的冲击断面形貌.测试了WPC经抽提后所得木粉的傅立叶变换红外光谱(FTIR)和WPC的力学性能及热变形温度(HDT).研究了共单体苯乙烯(St)和抑交联剂亚磷酸三苯酯(TPP)对反应增容的影响.结果显示,经GMA和引发剂反应增容后,有部分PE分子键合到了木粉粒子上,从而增强了木塑两相的结合力;St的加入有利于提高GMA的接枝率,导致更多PE分子键合到了木粉粒子上,而TPP的加入则使GMA的接枝率有所下降.经GMA和引发剂直接反应增容后,WPC的力学性能和HDT均明显改善;St的加入有助于抑制PE的交联,但并未造成WPC力学性能和HDT的明显劣化;同时加入St和TPP后,WPC的HDT有所下降,而断裂伸长率和冲击强度则明显提高.     

交流阻抗谱在聚乙烯/碳黑导电复合材料导电机理研究中的应用

用交流阻抗谱论证了聚乙烯/碳黑(PE/CB)导电复合材料的网络导电机理,分析了热处理过程对复合材料电性能的影响。通过在不同频率和低电压下测定热处理前后及不同长度的导电复合材料样品的导电能力(A)、导电方式(B)和电阻值(Ra Rc),证明了材料内部存在着直通碳链、小间隙的碳链和大间隙的碳链,呈现三维网络导电结构。     

成型方式对不同木塑复合体系的性能影响研究

以木粉为填充材料,以PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)为塑料基体,分别采用混炼-模压工艺和挤出-注塑工艺制备木塑复合材料,对比研究不同复合材料的力学性能、热性能以及流变性。结果表明,混炼-模压工艺制备的PE基复合材料综合性能较优,而挤出-注塑工艺制备的PP基复合材料综合性能较优,且在PE塑料系列中,HDPE(高密度聚乙烯)基复合材料综合力学性能最好,LLDPE(线性低密度聚乙烯)基复合材料的冲击韧性最好,但其综合力学性能较差。     

利用原位微纤化技术控制聚合物形态的研究进展

综述了利用原位微纤化技术控制聚合物形态的研究进展,简要介绍了原位微纤化共混物的概念、制备方法、影响成纤的因素及常见原位微纤化体系等,讨论了原位微纤化技术对碳纳米管(CNTs)/聚碳酸酯(PC)/聚乙烯(PE)、碳黑(CB)/对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/PE及纳米碳酸钙(nano-CaCO3)/CB/PET/PE等体系的形态调控以及体系形态与力学性能、电学性能的关系,简要介绍了原位微纤化技术在废旧塑料回收方面的应用,最后阐述了原位微纤化技术的重要性并展望了其应用前景.     

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。     

不同管径聚乙烯管的旋转挤出

通过口模旋转挤出制备3种管径聚乙烯(PE)管,系统研究其结构与性能。结果表明,相较于传统挤出PE管内串晶平行与轴向,旋转挤出过程中聚合物熔体的流动是轴向牵引流动和环向拖曳流动的叠加,其方向偏离轴向,可诱导串晶偏离轴向排列,从而提高PE管的环向取向度,实现PE管的环向增强,抑制裂纹在PE管内沿轴向扩展。随PE管管径的增加,在相同旋转角速度下环向流动线速度增大,串晶偏离轴向的夹角增加,环向取向度更高,因而旋转挤出制备的大口径PE管具有更优的性能。     

次磷酸铝协同硼酸锌阻燃聚乙烯

以次磷酸铝(AHP)和硼酸锌(ZB)为复合阻燃剂,通过熔融共混法制备了阻燃聚乙烯(PE)材料,研究了AHP和ZB对PE的协同阻燃效应。 结果表明,AHP、ZB阻燃剂在PE基体中分散均匀;添加质量分数为25%AHP阻燃剂,PE材料的极限氧指数值(LOI)提升至25%,通过垂直燃烧测试(UL-94(3.2 mm))V-2级,显示出良好的阻燃效果;引入ZB后,材料LOI值呈先升高后下降趋势,在m(AHP):m(ZB)=21:4时,出现峰值,达到27.2%,并通过UL-94(3.2 mm)V-1级;热失重分析(TGA)结果显示,AHP、ZB阻燃剂能同时提高PE材料的热稳定性和成炭率,当m(AHP):m(ZB)=17:8时,残渣率达到25.7%。     

聚乙烯/碳纤维复合材料的PTC效应

近几年 ,由导电粒子 (如碳黑、碳纤维、金属和金属氧化物等 ) [1～ 3] 填充结晶或半结晶型聚合物的导电复合材料备受人们关注 ,并逐渐得到了开发与利用 .其中有一类功能材料 ,随温度的升高 ,相继呈现正温度系数 (PTC)和负温度系数 (NTC)效应[4～ 8] .这类材料广泛应用于发热体制造、抗静电、过电流保护和电磁屏蔽等领域 .长期以来 ,以碳黑填充聚合物的 PTC效应报道得较多 .近年来 ,以碳纤维为填料或部分填料的高聚物复合材料的 PTC效应 [9～ 11]开始引起了人们的兴趣和关注 .本文着重讨论了碳纤维的加入对聚合物结晶形态的影响以及γ射…     

聚对苯二胺和炭黑复合物作为高效的氧还原催化剂及其稳定性研究（英文）

近年来,氮掺杂的碳材料作为碱性氧还原催化剂得到了研究者的广泛关注.掺杂的N原子会影响C原子的自旋密度和电荷分布,导致碳材料表面产生"活性位点",因此掺氮碳材料具有优秀的氧还原活性,这已经在理论计算和实验中得到了验证.我们通过调节聚对苯二胺和碳黑的比例,之后进行热解制备了一系列掺氮碳材料.其中0.88PpPD/CB样品具有最好的氧还原活性,其在KOH溶液(0.1 mol/L)中的氧还原性能超过了商业碳载铂.通过扫描电子显微镜表征,发现碳球聚集在聚对苯二胺的表面,这主要是因为聚对苯二胺没有进行酸掺杂,因此其水溶性比较差.通过氮气的吸脱附表征,发现聚对苯二胺的比表面积很小,而碳黑样品(BP2000)的比表面积很大.因此,随着聚对苯二胺量的增加,聚对苯二胺/碳黑复合物的比表面积逐渐降低.另外,聚对苯二胺表面几乎都是微孔,而介孔和大孔主要来自于碳黑.研究者认为,"活性位点"主要位于微孔内(聚对苯二胺表面),而介孔和大孔有利于物质的传输.因此,当聚对苯二胺和碳黑的比例合适时,既有大量的"活性位点"暴露,又有足够的介孔和大孔进行物质传输,所以0.88PpPD/CB样品的氧还原活性最高.但是,对于掺氮碳材料来说,一个主要的问题就是稳定性不足.不管是电化学稳定性,还是放置在空气中的稳定性,掺氮碳材料都比不上铂基催化剂,这也阻碍了它们的大规模应用.对于电化学稳定性,很多文章都进行了报道,但是很少有文章报道掺氮碳材料在空气中的稳定性.我们知道,铂基材料之所以具有优异的氧还原活性,是因为铂和氧气的结合能比较合适,既利于氧气吸附,也利于之后氧气分子键的断裂.但是,当铂基材料放置在空气中,氧气的吸附也会发生,而且之后会导致表面氧化层的形成.所以铂基材料需要活化才能达到最好的催化性能.对于掺氮碳材料,放置在空气中会不会发生氧化反应?这对氧还原活性是否有影响?为了研究掺氮碳材料在空气中的稳定性,我们将0.88PpPD/CB样品在空气中放置了一个月,之后再进行电化学测试.旋转圆盘电极测试表明,在空气中放置了一个月后,0.88PpPD/CB样品的氧还原活性降低了,不管是半波电位还是极限电流密度都下降了.之后我们对其进行了X射线光电子能谱检测,发现在空气中放置了一个月后其氧含量提高了1%(原子分数),而氮含量几乎没有变化.氧含量的提高证实了氧化反应的发生,但不能直接归结于空气中的氧气.为了排除其他因素,如水蒸气、二氧化碳等,当热处理完成,管式炉温度低于100°C时,我们将高纯氮气切换为高纯氧气,一个小时后再取出样品.电化学测试表明,在氧气中暴露了一个小时后,0.88PpPD/CB样品的氧还原活性极大地降低了,而且X射线光电子能谱表明其氧含量提高了一倍,接近12%.因此,我们证实了氧气会和0.88PpPD/CB样品反应,导致样品的氧还原活性降低.所以,对于未来掺氮碳材料的大规模应用,要考虑其在空气中的稳定性,以及如何避免和氧气接触.     

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.