UHMWPE基導(dǎo)電復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、一IY2IIIrlllllllr[11／llll2／Irll8llllll4llllll4lUfll掣論文題目：UHMWPE基導(dǎo)電復(fù)合材料的制備與性能研究～～～學(xué)科專業(yè)：食品科學(xué)研究生：狄瑩瑩簽名：互盛茲指導(dǎo)老師：任鵬剛副教授簽摘要輒叫導(dǎo)電高分子特殊的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的物理化學(xué)。I土q厶匕日匕使它成為不可替代的新興基礎(chǔ)有機(jī)功能材料之～，廣泛應(yīng)用于能源、光電子器件、信息、傳感器等。一維納米CNT和零維納米BC、EG作為高分子導(dǎo)電填料得到了成功的

2、應(yīng)用。但從結(jié)構(gòu)和性能來看，片層狀的二維石墨烯無疑是一種最理想的高分子導(dǎo)電填料。由于成型過程的復(fù)雜性和多樣性，導(dǎo)電高分子的電導(dǎo)性除受填料的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、含量影響外，還和填料在基體中的分散形式及導(dǎo)電通道的形成有密切關(guān)系。因此，填料的結(jié)構(gòu)形態(tài)及分散方式對(duì)導(dǎo)電高分子電性能的影響成為目前研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。本文以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)為基體材料，石墨烯(GO)、碳納米管(CNT)和石墨(EG)為無機(jī)粒子為導(dǎo)電填料，采用原位復(fù)合法和溶液混合法

3、制備了導(dǎo)電復(fù)合材料。借助于4200CSC靜電計(jì)、吉時(shí)利高電阻測試固定裝置、原子力學(xué)顯微鏡、T20ST飛利浦電子顯微鏡、熱重分析(TGA)、掃描電鏡(SEM)及力學(xué)性能測試等分析手段研究了填料種類、含量、表面處理、制備工藝、結(jié)晶度及微觀結(jié)構(gòu)等因素對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)電性能、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能的影響。首先進(jìn)行了單組分導(dǎo)電填料對(duì)UHMWPE性能的影響研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與其它碳系填料相比，GNS的逾滲值非常低，GNS／PE復(fù)合材料導(dǎo)電逾滲值僅為06(v

4、01)％(CNT為08％，EG為12％)，達(dá)到逾滲值時(shí)，導(dǎo)電率由10。16S／m提高到10‘13S／m，僅提高了3個(gè)數(shù)量級(jí)。而CNT和EG分別使PE的電導(dǎo)率提高到259“10～S／m；0956S／m，提高了1415個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，GNS填料的加入提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，但CNT、EG填料粒子的加入降低了材料的力學(xué)性能。這說明，導(dǎo)電填料GNS、CNT及EG均能有效改善UHMWPE基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。復(fù)合材料的導(dǎo)電率隨填料含量的增加而增

5、大，同時(shí)得到了較低的導(dǎo)電逾滲值，但石墨烯對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能提高幅度不大。其次對(duì)二元混雜CNT／GNS／PE及EG／GNS／PE復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性能進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在混合填料總量一定的情況下，改變混合填料的配比可以得到綜合性能較優(yōu)的導(dǎo)電高分子材料。二元混雜CNT／GNS／PE體系，當(dāng)CNT：GNS=3：1的復(fù)合材料，復(fù)合材料滲流閾值O6％，導(dǎo)電率達(dá)到10。Sm“1，比單一使用CNT做導(dǎo)電填料時(shí)，導(dǎo)電逾滲值O8％