导电炭黑在聚丙烯/极性聚合物体系中的选择性分散及其对导电性能的影响

以聚丙烯(PP)和极性聚合物的共混物为基体材料,以导电炭黑为填料,通过熔融共混制备导电复合材料。探讨了导电炭黑在两相基体中的分散情况以及双基体各组分比例对复合体系结构形态和导电性能的影响。SEM测试结果表明:炭黑粒子选择性地分散在极性乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)树脂或尼龙6(PA6)中。EAA相在PP基体中呈棒状伸长结构,且随着EAA树脂含量的增大,在PP基体中形成更多更为连续的棒状伸长结构,使体积电阻率迅速下降。当在体系中加入PA6,mPP/mPA6=80/20时,PA6在PP基体中形成相互连接的纤维状分散结构,显著降低了复合体系的体积电阻率。电性能测试结果表明:材料在相同导电炭黑含量下的体积电阻率相对单基体体系可降低3~7个数量级。     

磨盘碾磨制备PA6/PP/SBS共混物的结构与性能

采用磨盘形力化学反应器,在室温下制备了PA6/PP超细混合粉体,与SBS共混制得PA6/PP/SBS共混物,测定了材料的力学性能并用TEM研究了材料在不同加工温度下相结构的变化.结果表明,通过固相力化学粉碎制备的PA6/PP混合微粉,改善了PA6与PP和SBS的相容性,促进了PA6及PP的分散和与SBS的相界面结合.在微粉填充量为4%～8%(质量分数)时,材料的拉伸强度大幅度提高,扯断伸长率保持不变.加工温度变化引起材料相结构的变化对材料性能产生显著影响.在PP熔融温度下加工,PP粒子产生粘连形成链状结构,可提高材料的力学性能.     

玻璃纤维对碳纳米管填充聚合物/热塑性聚氨酯共混体系导电性能的影响

研究了表面带有环氧基团的玻璃纤维(GF)对聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯(TPU)/多壁碳纳米管(MWCNT)、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/TPU/MWCNT和聚乳酸(PLA)/TPU/MWCNT体系导电性能的影响. 研究结果表明, 未添加GF时, 由于MWCNTs选择性地分布在TPU分散相中, PP/TPU/MWCNT, PMMA/TPU/MWCNT和PLA/TPU/MWCNT材料的导电性能很差; 加入20%的GF使3个体系的电阻率均大幅度下降, 最高下降约13个数量级, 表明填充GF是一种具有普适性的改善以TPU为分散相的共混体系导电性能的有效方法. GF使体系电阻率降低的机理主要是形成了TPU包覆GF结构, 该结构可以看作长径比较高的导电棒, 可以有效协助导电通路的构建; 同时GF还起到了体积占位的作用, 提高了体系中导电组分在基体中的有效浓度.     

低剪切混合方法制备炭黑/聚丙烯纳米复合材料及其电性能研究

采用一种在低剪切应力场下纳米复合材料的加工方法,制备得到纳米炭黑(CB)粒子在聚丙烯(PP)中以纳米尺度分散的聚合物导电复合材料.扫描电镜观察表明CB粒子在纳米复合材料中以纳米尺度存在,并均匀的分布在PP基体中.电性能测试发现,通过这种低剪切混合方法得到的纳米复合材料具有非常低的导电逾渗阈值(vc=2.49vol%)和较高的临界电阻指数(t=5.82),很大的偏离了普适逾渗理论.基于隧道逾渗模型对体系的电导率进行了模拟,并对CB的分散状态与导电网络的关系进行了分析.发现当纳米CB粒子以纳米尺度分散于基体中时,并不遵从接触导电机理,而是隧道逾渗机理在CB/PP纳米复合材料中起主导作用.     

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.     

PTW对PA1010/PP共混物的增容作用

为了增加聚酰胺1010/聚丙烯(PA1010/PP)共混物的相容性,提高共混物的力学性能,采用一种新型的反应型增容剂乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)进行增容,通过扫描电镜(SEM)、力学性能、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和差示扫描量热(DSC)测试,研究了PTW对PA1010/PP共混物的增容作用.结果表明,随着PTW的加入,共混物的相区尺寸明显变小,当PA1010/PP/PTW质量比为70∶30∶7时,分散相尺寸细小而均匀,表明PTW有较好的增容作用.FTIR结果表明,PTW上的环氧基团和PA1010在熔融共混中发生了化学反应.DSC研究结果表明,PA1010的结晶温度随PTW的加入而降低,说明PTW对PA1010结晶有抑制作用.另外,PTW的加入使PP的结晶温度下降,当PTW质量分数为5%时出现2个结晶峰,即出现异相成核结晶和均相成核结晶,PP均相成核结晶的出现从另一个方面说明,在PA1010基体中分散相PP尺寸非常细小.当PTW质量分数为7%时共混物的力学性能最佳,干态冲击强度达到13.93kJ/m2,是未加增容剂时的2倍,拉伸和弯曲性能基本不变.PTW的增容机理在于其分子链中的甲基丙烯酸缩水甘油酯能与PA1010发生化学反应,而乙烯链段与PP有较好的亲和性,从而降低界面张力,减少相区尺寸,大幅度提高力学性能.     

PA6/HIPS/PP-g-(GMA-co-St)反应共混体系的研究

通过扫描电镜、热分析、熔体流动速率、熔融扭矩和力学性能等测试方法研究了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和苯乙烯(St)多单体熔融接枝聚丙烯[PP-g-(GMA-co-St)]对PA6/HIPS共混物的熔融流变性能、结晶行为、相形态和力学性能的影响.结果表明,在熔融共混过程中,PP-g-(GMA-co-St)中的环氧基与PA6的端氨基原位生成的接枝共聚物有效地降低了共混物的界面张力,提高了共混物的界面粘着力,使共聚物的流动速率降低,熔融扭矩提高;PA6分子链的规整性降低,结晶完善性变差.在PP-g-(GMA-co-St)的质量分数为10%时,共混物分散相的尺寸明显减少,力学性能得到较大提高;其中冲击强度超过纯PA6,达到HIPS水平.通过反应共混,制备了力学性能均衡的PA6/HIPS/PP-g-(GMA-co-St)共混物合金.     

PP/PP-g-MAH/PA6共混物结构与可纺性研究

运用DSC、SEM、纺丝成形等手段研究了增容剂聚丙烯接枝马来酸酐 (PP g MAH)对聚丙烯 聚酰胺 6(PP PA6 )共混物结构和性能的影响 .结果表明 ,共混物呈典型海岛型两相结构 ;增容剂PP g MAH与PA6之间的在位反应改善了PP PA6共混体系的相容性 ,使共混物中PA6的热结晶峰消失 ,PP的结晶生长速率和成核速率降低 ,可纺性提高     

玻璃纤维的偶联/接枝改性及其对HDPE/竹粉复合材料性能的影响

通过熔体共混制备了玻璃纤维(GF)增强的高密度聚乙烯(HDPE)/竹粉(BF)复合材料(HDPE/BF)。为了增强GF与基体之间的相互作用,先用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对GF进行处理,在GF表面引入双建,然后在熔体共混过程中加入少量过氧化二异丙苯,引发双建与基体之间的接枝反应,使GF与HDPE产生化学键合。通过弯曲和冲击实验测试了复合材料的力学性能,通过热失重和维卡软化点表征了复合材料的热性能,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的形貌结构。结果表明,通过偶联/接枝的协同改性,GF与基体之间的界面相互作用增强,使HDPE/BF复合材料的力学性能和热性能得到大幅提高。     

玻璃纤维对聚甲醛基导电复合材料性能的影响

采用在转矩流变仪中熔融混合的方法制备了聚甲醛(POM)/多壁碳纳米管(MWCNTs)/玻璃纤维(GF)和POM/炭黑(CB)/GF复合材料,研究了GF的加入对复合材料的导电性能、结晶行为和动态力学性能的影响.采用场发射扫描电镜(FESEM)观察了复合材料中导电填料的分散状态,发现GF的加入对MWCNTs和CB的分散状态没有明显影响.虽然GF为导电惰性填料,但因其加入起到了占位作用,明显提高了导电填料的有效浓度,从而使复合材料的体积电阻率明显降低.采用示差扫描量热仪(DSC)研究了复合材料中POM的结晶行为,发现GF的加入对POM的结晶温度、熔点和结晶度均无明显影响.采用动态机械分析仪(DMA)对复合材料的动态力学性能进行了研究,表明GF的加入能够明显地提高复合材料的储能模量.     

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…     

具有隔离结构的聚丙烯/碳纳米管复合材料的制备及电磁屏蔽性能

通过共挤出包覆-热压法制备了具有隔离结构的聚丙烯(PP)/碳纳米管(CNTs)电磁屏蔽复合材料。 其中,CNTs随机分布于PP基体中形成导电相,该导电复合物作为包覆层包敷在纯PP颗粒表面,形成包覆复合粒子,经热压后形成隔离导电网络。 结果表明,所制备的隔离结构复合材料呈现良好的导电性能,可获得较低的导电逾渗值0.28%(体积分数);在CNTs质量分数为5.6%时,该复合材料电磁屏蔽性能达到25.6 dB,同时具有良好的力学性能。 本文结果表明,共挤出包覆-热压法制备隔离结构导电复合材料方法简单可控、绿色环保,对开发高性能电磁屏蔽复合材料具有重要指导意义。     

氧化石墨烯增容尼龙6/聚苯乙烯共混体系的研究

氧化石墨烯(GO)亲水性的边缘和疏水性的中间片层使其具有两亲特性.利用GO的这种特性,将其加入尼龙6(PA6)/聚苯乙烯(PS)的共混体系,以提高PA6和PS的相容性.通过两步法制备了PA6/PS/GO共混物,研究了GO对PA6/PS共混材料结构形态与力学性能的影响,并对其增容机理进行了探讨.扫描电镜(SEM)结果表明,添加GO后,共混材料的分散相尺寸明显变小,分散更为均匀,少量的GO即可达到良好的增容效果.动态力学性能(DMA)测试进一步证明了GO对PA6/PS共混物具有一定的增容性.理论计算也表明PS/GO共混物和PA6具有更接近的表面自由能和较低的界面自由能.添加GO后共混物材料的拉伸性能和韧性明显提高.GO添加量为0.1 wt％时,共混材料的断裂伸长率较未添加GO的共混材料提高了170％,断裂能也提高了近240％.     

POE-g-PMAH反应性增容PA1010/PP共混物的性能研究

乙烯-辛烯共聚物-g-聚马来酸酐(POE-g-PMAH)作为反应性增容剂,采用熔体共混的方法制备了PA1010/PP共混物,通过扫描电镜(SEM)、力学性能、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和示差扫描量热(DSC)测试,研究了POE-g-PMAH对PA1010/PP共混物的增容作用.结果表明,POE-g-PMAH的加入可以减小共混物的相区尺寸,当PA1010/PP/POE-g-PMAH=70/30/15时,分散相尺寸小而均匀;FTIR结果表明接枝在POE上的马来酸酐基团和PA1010在熔融共混期间发生了化学反应;DSC研究结果表明共混体系中PA1010和PP的结晶温度和结晶度随POE-g-PMAH的加入而降低,表明POE-g-PMAH的增容作用对PA1010和PP的结晶有抑制作用.力学性能测试结果表明随着POE-g-PMAH的增加,共混物的冲击强度逐渐增加,当POE-g-PMAH含量增加到15%时,干态冲击强度达到21.13 kJ/m2,是不加增容剂的3.1倍,而拉伸和弯曲强度可以保持较高水平.POE-g-PMAH的增容机理在于其支链中的马来酸酐能与PA1010中的胺基(NH2—)发生化学反应,而主链POE与PP有较好的亲和性,从而降低界面张力,减少相区尺寸,大幅度提高力学性能.     

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.     

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.     

PP/EVA/OMMT纳米复合材料及其阻燃材料的动态燃烧行为

利用锥形量热仪(CONE)在35kW/m2热辐照条件下,并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对聚丙烯(PP)/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料和加入无卤复配阻燃剂制备的PP/EVA/OMMT/氢氧化铝(ATH)/三氧化二锑(AO)纳米复合阻燃材料的热释放速率、烟释放及材料在燃烧时的质量损失行为进行了研究。结果表明,添加5%(质量分数)OMMT可以提高PP/EVA复合材料的阻燃性能,燃烧时的热释放速率、质量损失率以及烟释放量减少,且OMMT与无卤复配阻燃剂之间可产生阻燃协同作用,使纳米复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性和抑烟性进一步增强。     

PP—g—（GMA—co—St）对PA6—PC共混合的反应增容作用

用红外、扫描电镜、熔体流动速率和力学性能等测试方法,研究了甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）和苯乙烯（St）多单体熔融接枝聚丙烯PP－g-(GMA-co-St)对PA6－PC共混合的反应增容作用。研究结果表明,在熔融共混过程中,PP－g-(GMA-co-St)中的环氧基与PA6的端氨基及PC的端羟基原位生成的接枝共聚物就有效地降低了共混物相间的界面张力,明显提高了共混物相界面的粘着力。少量的PP－g-(GMA-co-St)就能使PA6和PC的相容性得到显著改善。当PP－g-(GMA-co-St)的质量分数为10％时,共混物分散相的相区尺寸细化到0．2μm,其力学性能也有较大提高。PA6／PC／PP－g-(GMA-co-St)共混物的力学性能均衡,达到了弹性体增韧体系难以达到的效果。即使PP－g-(GMA-co-St)组分含量为20％时,共混物仍能保持较好的力学性能,特别是在共混物地韧性得以提高的同时,其强度和伸长率也提高。     

形状记忆聚偏氟乙烯/丙烯酸酯/碳纳米管纳米复合材料的导电及导热性能

利用聚偏氟乙烯(PVDF)微小结晶的物理交联点作用,制备了形状记忆性能优异的聚偏氟乙烯/丙烯酸酯聚合物(PVDF/ACM)共混材料,为提高其导电及导热性能,于其中引入了碳纳米管(CNT),系统研究了PVDF/ACM/CNT三元体系纳米复合材料的导热及导电性能。结果表明,碳纳米管在PVDF/ACM体系中分散均匀;在基本保持其形状记忆性能的前提下,碳纳米管的加入使材料导热性能及导电性能有较大程度的提高:质量分数为4%的CNT使材料25℃的电阻值降低至5000Ω/square,导热系数提高至0.157 W/(m·K)。     

多组分单体接枝聚丙烯/尼龙6反应共混物结晶行为研究

用多组分熔融接枝的方法将甲基丙烯酸缩水甘油酯 (GMA)和苯乙烯 (St)共同接枝到聚丙烯 (PP)上 ,制得具有较高GMA接枝率的多单体接枝聚丙烯 ,PP g (GMA co St) .将PP g (GMA co St)与尼龙 6 (PA6 )进行共混 ,利用扫描电镜 (SEM) ,差示扫描量热计 (DSC)和广角X射线衍射 (WAXD)对共混物的形态和结晶进行了研究 .在共混过程中 ,PP g (GMA co St)与PA6反应原位生成了PP g PA6 ,有效改善了共混物的相容性 ,分散相尺寸明显减小 .在PP g (GMA co St) PA6为 3 7的体系中 ,PP g (GMA co St)出现分级结晶现象 ,其在较低温度下的结晶属于均相成核结晶 .在PP g (GMA co St) PA6为 7 3的体系中 ,由于PA6相分散细微 ,在通常结晶温度下不结晶 ,而是在低温下均相成核与PP g (GMA co St)同时结晶 .WAXD证实体系中接枝PP ,PA6为分别结晶 ,无共晶或新的晶型产生