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文檔簡介
1、炭黑作為一種傳統(tǒng)的炭材料,其獨特的結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,使其在熱學(xué)、電化學(xué)、力學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在前人對碳纖維、中間相瀝青等材料的研究中,高溫?zé)崽幚砜梢燥@著提高易石墨化炭材料的導(dǎo)電性能。然而人們對炭黑的導(dǎo)電性能在不同處理溫度下變化的機理還不甚明確。由于炭黑具有良好的導(dǎo)電性,可以將其填充在聚合物中,從而顯著改善復(fù)合材料的機械性能和導(dǎo)電性能。由于在聚合物中直接添加炭黑無法得到性能優(yōu)良的導(dǎo)電復(fù)合材料,因此,需要通過改進復(fù)合材料加工工
2、藝和對炭黑進行修飾來提高復(fù)合材料性能。
在本工作中,我們選擇N330、乙炔黑、科琴炭黑這三種常見的炭黑作為模型,對其進行不同程度的熱處理,首先考察了熱處理下炭黑初級顆粒的結(jié)構(gòu)及形貌的變化以及進而引起的炭黑物理和化學(xué)性能的改變;其次,探究了不同復(fù)合工藝和高溫改性炭黑對復(fù)合材料導(dǎo)電性及機械性能的影響。得出以下結(jié)論:
1.對N330、乙炔黑、科琴炭黑進行了不同溫度的熱處理。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過2800℃處理之后,炭黑的比表面積和結(jié)構(gòu)度
3、均降低,聚集體尺寸減小。在高于1500℃時,隨著熱處理溫度的升高,其結(jié)晶度與有序性逐漸增大,逐漸形成多面體結(jié)構(gòu),且炭黑結(jié)構(gòu)的改善程度與炭黑粒徑有關(guān),粒徑大的炭黑石墨化程度更大。
2.對N330、乙炔炭黑、科琴炭黑進行了本征導(dǎo)電性的研究。發(fā)現(xiàn)隨著對炭黑熱處理溫度的升高,炭黑的電阻率呈先下降后上升的趨勢,在1500℃附近具有電阻率最低值。通過建立炭黑導(dǎo)電模型,探究了其導(dǎo)電性隨處理溫度變化的原因:處理溫度高于1500℃時,雖然炭黑微
4、觀結(jié)構(gòu)得以改善,載流子遷移速率得以提高,但是由于載流子濃度的大幅下降,因此其電阻率呈現(xiàn)反常上升的趨勢。
3.以高密度聚乙烯(HDPE)為高分子基體,以N330和乙炔炭黑及其石墨化之后的樣品為導(dǎo)電填料,分別采用熔融共混法和溶液共混法制備了導(dǎo)電復(fù)合材料,并研究了其電學(xué)和力學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn):與加入未石墨化炭黑的高密度聚乙烯復(fù)合材料相比,加入石墨化炭黑后復(fù)合材料的滲濾閾值和體積電阻都有所增大,拉伸強度和模量下降,斷裂伸長率提高。與熔融
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