超高分子量聚乙烯基導(dǎo)電復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、導(dǎo)電高分子材料因其優(yōu)異的綜合性能成為了目前的一個研究熱點，一維的碳納米管和二維的石墨烯具有很好的導(dǎo)電性、機(jī)械性及其他性能，因此作為導(dǎo)電填料使用，具有較好的應(yīng)用前景。本論文以多壁碳納米管(MWCNTs)及石墨烯(GNS)為填料，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)為基體，采用溶液共混及模壓工藝制備了單一和混合填充的具有隔離結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料。
　　MWCNTs/UHMWPE復(fù)合材料和GNS/UHMWPE復(fù)合材料均具有明顯的導(dǎo)電滲流行為，

2、MWCNTs/UHMWPE復(fù)合材料的逾滲值為0.6wt％，GNS/UHMWPE復(fù)合材料的逾滲值為0.4wt％，表明了GNS比MWCNTs更容易搭接成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的特性。復(fù)合材料的阻溫特性研究表明，MWCNTs/UHMWPE復(fù)合材料具有正溫度系數(shù)(PTC)效應(yīng)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC)效應(yīng)，PTC-NTC效應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度在UHMWPE的熔點(137℃)附近，填料的含量并不影響TPTC-NTC。GNS/UHMWPE復(fù)合材料的電阻率隨溫度升高而降低，呈

3、現(xiàn)出NTC效應(yīng)。導(dǎo)電填料含量、升溫速率、升降溫循環(huán)都是復(fù)合材料的PTC、NTC效應(yīng)的重要影響因素，提高升溫速率可使復(fù)合材料的PTC強(qiáng)度減小，PTC、NTC強(qiáng)度的最大值發(fā)生在復(fù)合材料的滲流閾值附近，升降溫循環(huán)中復(fù)合材料的阻溫特性曲線不具有重復(fù)性，降溫后的復(fù)合材料導(dǎo)電性能變差，這是因為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)隨溫度變化發(fā)生破壞引起的。
　　兩種填料共混填充的MWCNTs-GNS/UHMWPE復(fù)合材料中，當(dāng)MWCNTs與GNS的含量比為3∶1，填料的總

4、含量為2wt％時，復(fù)合材料的電阻率為17.59Ω·m，在相同導(dǎo)電填料含量下，比其他兩種含量比的復(fù)合材料以及單一填料填充的復(fù)合材料的電阻率都低1～7個數(shù)量級。MWCNTs、GNS形成的導(dǎo)電通路相互協(xié)作，填料的含量比對復(fù)合材料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)有明顯的影響。復(fù)合材料的阻溫特性曲線隨填料含量比而發(fā)生變化，當(dāng)MWCNTs∶GNS為1∶1和3∶1時，電阻率隨溫度升高而升高，在降溫過程的電阻率都逐漸升高;經(jīng)過熱循環(huán)后的導(dǎo)電性能降低，此時復(fù)合材料中的隔離結(jié)構(gòu)更