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。     

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.     

调节氧化镉-炭黑界面高效电催化CO2还原生成CO

通过调节氧化镉与炭黑之间的界面实现了高效电化学二氧化碳还原. 不同氧化镉和炭黑含量的 CdO/CB复合材料利用超声处理方法制备. 采用X射线衍射、 X射线光电子能谱和透射电子显微镜对所得复合材料进行表征, 揭示了其结构组成和形貌. 用H型电解池对CdO/CB复合材料电催化二氧化碳还原的性能进行测试发现, CdO质量分数为20%的CdO/CB 可在-1.0 V(vs. RHE)电位下获得高达92.7%的总法拉第效率, 而纯CdO在相同条件下的法拉第效率仅为69.5%. CO的法拉第效率最高可达87.4%. 进一步的对比实验和动力学研究结果表明, CdO/CB具有更高的电催化CO₂还原性能源于复合材料中氧化镉与炭黑之间的界面和高接触面积. 此外, CdO/CB可在至少10 h的二氧化碳电还原反应中保持稳定的CO法拉第效率.     

聚甲基乙烯基硅氧烷/炭黑复合体系的电阻弛豫行为

考察了聚甲基乙烯基硅氧烷/炭黑(CB)复合交联体系在恒定压应力作用下以及完全卸载后的导电行为,发现电阻在恒定压应力作用下及完全卸载后均随时间非线性下降,呈现典型的电阻弛豫行为.根据电阻弛豫时间以及最大电阻弛豫幅度,分析了导电网络结构变化与电阻弛豫之间的关联,讨论了炭黑含量对电阻弛豫的影响.结果表明,在恒定压应力2~4MPa下,电阻弛豫具有两个与CB含量无关的弛豫时间,对应不同尺寸导电网络的结构变化.完全卸载后,基体形变回复造成导电网络发生结构弛豫,弛豫时间随CB含量增大而延长.     

聚丙烯/锡氟磷酸盐玻璃复合材料的结构与性能

锡氟磷酸盐玻璃(Pglass)具有较低的玻璃化转变温度,在常规聚合物加工温度窗口内具有熔融流动性,是一种新型的无机类聚合物玻璃。本文采用双螺杆挤出机制备了聚丙烯(PP)/Pglass有机聚合物/无机玻璃复合材料,并对其相形貌、界面性能、流动性能、结晶性能、力学性能和热稳定性能进行了研究。结果表明:Pglass以微米级颗粒分散在PP基体中,且两相之间界面明显、相容性较差。Pglass的添加使复合材料的熔体剪切粘度降低。Pglass的存在促进了基体PP的结晶。复合材料的弹性模量随着Pglass含量的增加而增加。Pglass提高了复合材料的热稳定性。     

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/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.     

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。     

聚氯乙烯/炭黑导电复合体系的压阻行为

研究了聚氯乙烯/炭黑(PVC/CB)导电复合体系在单轴压力作用下的压阻行为,发现CB含量对电阻-机械响应具有显著的影响.当CB含量低于渗流阈值时,PVC/CB复合材料呈现PPC效应;而高于渗流阈值时,呈现NPC效应.在渗流阈值附近,单轴压缩可诱导NPC效应的出现,或者抑制PPC效应.     

纳米微晶纤维素对炭黑补强天然橡胶力学性能和动态性能的影响

采用酸水解工业微晶纤维素(MCC)制备纳米微晶纤维素(NCC),将其与天然胶乳共凝沉,混炼时加入炭黑(CB),制备了天然橡胶(NR)/NCC/CB复合材料,研究了NR/NCC/CB和NR/NCC/CB/RH(间苯二酚-六亚甲基四胺络合物)复合材料的力学性能和动态性能,并与NR/CB体系的性能进行对比.结果表明NCC可以均匀分散在天然橡胶基体中,且依拉伸方向取向,随着NCC替代炭黑的份数增加,Payne效应减弱,说明NCC本身并不构成强的填料网络,NR/NCC/CB与NR/CB比较,前者整体的网络化程度减弱,体系的损耗因子变化不大,NCC的加入改善了NR/CB的力学性能和抗屈挠龟裂性能,降低压缩疲劳温升和压缩永久形变,当NCC取代5～20 phr CB后,仍然保持高耐磨炭黑补强天然橡胶的耐磨耗性能.动态力学性能显示NR/NCC/CB的玻璃化转变温度较NR/CB变化不大,0℃的tanδ略有下降的同时60℃的tanδ明显降低.NR/NCC/CB/RH体系的Payne效应较NR/NCC/CB明显减弱,力学性能、抗屈挠龟裂性能和耐磨耗性能进一步改善,体系的压缩疲劳温升和压缩永久形变更小.     

CB在PET-PE复合材料中的选择分散及电性能

用Haake转矩流变仪制备了聚对苯二甲酸乙二酯-聚乙烯-炭黑(PET-PE-CB)复合材料.通过溶解性试验、扫描电镜测试对CB在PET-PE多相体系中的选择性分散进行了研究,考察了CB分布对电性能的影响.结果表明:CB倾向于分布在PET相,改变CB填充量、基体配比以及加料次序对CB微观分布的影响不大.当m(CB)/m(PET-PE)=0.07时,出现渗滤现象.固定炭黑含量,当PET的质量分数由20%增加到60%时,材料的体积电阻率下降了6个数量级,一次性加料更有利于形成导电通路,可以获得较低的体积电阻.     

尼龙6/氯化钾复合材料的结晶与性能

通过熔融共混法制备了不同KCl含量下的尼龙6(PA6)/KCl复合材料,采用示差扫描量热仪(DSC)、流变仪、红外光谱(IR)、电子拉伸机等研究了KCl含量对PA6/KCl复合材料结晶行为、流变性能及力学性能的影响,并研究了其受限机制.力学性能研究结果表明,随着KCl含量的增加,PA6/KCl复合材料拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后减小的趋势,在KCl含量为3 phr时,复合材料拉伸强度和冲击强度分别达到最大值82.67 MPa和7.34 k J/m~2,较纯PA6分别增加了10.8%和34.68%,动态力学性能测量结果表明,在测量温度范围内,复合材料的储能模量均高于纯PA6,在25℃体系储能模量(G')随KCl含量的增加而增大,复合体系抵抗弯曲变形能力增加,而结晶行为研究结果表明,增加KCl的含量,PA6/KCl复合材料的成核温度、晶体生长温度、熔融温度及玻璃化转变温度均向低温方向移动,成核密度和成核速率也逐渐减小,结晶能力下降,结晶度减小,结晶度由原来25.30%变为19.34%,而结晶诱导时间逐渐增加.流变性能研究结果表明,随着KCl含量的增加,复合体系的零剪切黏度逐渐增加,且所有的体系均呈现出假塑性流体行为,剪切变稀现象越来越明显,特征松弛时间τ_1、τ_2和τ_3逐渐增加,复合体系的松弛机制发生变化.     

软质聚氯乙烯分子网络及其Gaussian模量

采用应力松弛实验及Haward模型, 研究了增塑剂含量、填料[CaCO3、炭黑(CB)]和丁腈橡胶(NBR)对软质聚氯乙烯(PPVC)的分子链缠结网络结构、分子链滑移及Gaussian模量的影响. 结果表明, 在PPVC主网络达到极限伸长之前, PPVC材料的粘弹行为能很好地符合Haward模型. 增塑剂、CaCO3和CB虽然不改变主网络的缠结结构, 并且主网络的极限伸长不变, 但增塑剂可以降低主网络的网链密度, 而CaCO3和CB可以提高主网络的网链密度; 同时增塑剂可减弱次级网络, 增大PVC分子链滑移, 使材料的Gaussian模量下降; CaCO3和CB可增强次级网络, 减小PVC分子链滑移, 使材料的Gaussian模量增加. NBR的加入可以改变主网络的缠结结构, 增加主网络的极限伸长; 既可降低PPVC主网络的缠结密度, 又可减弱次级网络, 使Gaussian模量降低.     

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。     

分数Maxwell模型应用于PTFE松弛模量的研究

用分数Maxwell模型对聚合物PTFE(Polytetrafluoethylene)的应力松弛过程进行了研究. 分数Maxwell模型的渐近行为是确定其参数的基本依据, 但根据实验数据确定的松弛时间与渐近解成立的条件并不自恰. 通过适当选定松弛时间, 利用起始时段的实验数据确定初始松弛指数和松弛模量, 并适当优化末端松弛指数, 分数Maxwell模型可以对粘弹性应力松弛过程给出非常好的描述.     

PP-g-MAH对聚丙烯/滑石粉复合材料的性能影响

研究了两种马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）在不同含量时对聚丙烯（PP）/滑石粉复合材料的力学性能、雾化性能和线性膨胀系数的影响.结果表明,接枝物的加入能提高复合材料的拉伸性能、冲击性能和弯曲性能,但随着含量的增加拉伸强度、冲击强度和弯曲强度及弯曲模量有所降低.在含量相同时,接枝物1对冷凝组份的影响更小.复合材料的线性膨胀系数随接枝物含量的增加先减小后增加.     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的等温结晶研究

采用差示扫描量热法 (DSC)对插层聚合法制备的聚丙烯 /蒙脱土纳米复合材料 (PP MMT)的等温结晶过程进行了研究 .引入蒙脱土 (MMT)后 ,PP MMT的结晶速率大幅度提高 ,相对结晶度略有下降 .采用Avrami方程对结晶动力学进行研究 ,Avrami指数n≈ 3 .0 ,半结晶时间t1 2 大幅度降低 .采用Hoffman理论计算了PP MMT的球晶生长的单位面积表面自由能σe,结果表明σe 随MMT含量的增加逐渐降低     

聚丙烯/累托石纳米复合材料的非等温结晶动力学研究

在双螺杆挤出机上熔融共混制备了聚丙烯 (PP) 有机累托石 (OREC)纳米复合材料 ,采用广角X 射线衍射 (WAXD)定性地分析了PP OREC纳米复合材料及纯PP的结晶形态 ,由半峰宽定性地判断了对应晶面法向的晶粒的大小 .结果表明有机累托石没有改变聚丙烯的结晶晶型 (纳米复合材料主要还是α晶型 ) ,但是细化了晶粒的尺寸 .采用差示扫描量热法 (DSC)定量地研究了复合材料的非等温熔融结晶动力学 ,对所得数据分别用Jeziorny法的Mo法进行了处理 ,表明非等温结晶动力学参数Zc 及Avrami指数n随冷却速率的增加而增加 ,复合材料的Avrami指数n大于纯PP的n ;对相同配比的纳米复合材料 ,随着结晶度的增加 ,单位结晶时间里达到一定结晶度所需要的降温速率F(T)增大 ,对同一个设定的结晶度 ,纳米复合材料的F(T)比纯PP的小 ,说明需要的降温速率减小 .所有这些均说明有机累托石可作为聚丙烯的结晶成核剂 .     

聚丙烯/纳米级金红石型二氧化钛/聚烯烃弹性体复合材料的抗老化性能研究

采用TEM和UV-Vis等测试手段表征了金红石型纳米级TiO2和体相TiO2的性能特征;通过熔融共混法分别制备了PP/纳米级TiO2/POE和PP/体相TiO2/POE复合材料,采用GB/T16422·2-1999所述的塑料实验室光源暴露实验方法,用氙灯气候试验机对纯PP和复合材料进行28天人工加速老化.结果表明,二氧化钛粒子在PP/POE基体中分散性良好,而纳米粒子对PP/POE基体具有增韧作用;改性后的两类复合材料均具有优异的抗老化性能,而PP/(1·0wt%)纳米级TiO2/POE复合材料的抗老化性能更加优异,其加速老化28天后的无缺口冲击强度达到80·45kJ·m-2,比纯PP提高4倍多,而同期加速老化28天后的PP/(1·0wt%)体相TiO2/POE复合材料的无缺口冲击强度只有47·88kJ·m-2;对纯PP老化过程中的羰基指数和冲击性能的变化情况进行了分析,发现二者近似成线性关系,其相关系数r在0·9以上.     

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