CB-WPU導電復合材料的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、中山大學博士論文Y767996博士論文題目CB／WPU導電復合材料的制備及其氣敏性能研究PreparationandVaporSensingPropertiesofCarbonBlack／WaterbornePoly，urethaneConductiveComposites學位申請人：陳仕國導師及其職稱：章明秋教授專業(yè)：高分子化學與物理答辯委員會』簽名)主席：哆化及√^委員2鵜絡中山大學聚合物復合材料及功能材料教育部重點實驗室中國廣州0

2、0ZL年六月中山大學博士學位論文的氣敏響應度隨著溶劑蒸氣分壓的下降而減小，在一定溶劑蒸氣濃度范圍內(較低溶劑蒸氣分壓下)，復合材料的氣敏響應度與溶劑蒸氣分壓成線性關系，據(jù)此可以用于定量的檢測有機溶劑蒸氣濃度。2溫度是影響復合材料的氣敏響應的重要因素，在溶劑蒸氣分壓不變的情況下，復合材料的氣敏響應度隨著溫度的升高而減小，響應速率隨著溫度的升高而增大，響應時間的倒數(shù)和溫度遵循Arrhcnius熱活化規(guī)律。3碳黑含量對CB／WPU復合材料的導

3、電性能和氣敏響應性能影響很大。在高于逾滲值區(qū)間，復合材料的氣敏響應度隨碳黑含量的增加具有極大值，而響應時間隨著碳黑含量的增加而增大。碳黑含量越高，復合材料達到最大電阻后電阻下降程度也減小。在低于逾滲值區(qū)間，對于極性的乙醇、丙酮等溶劑具有很明顯的負氣敏響應現(xiàn)象(NVC)，響應時間隨著碳黑含量的增加而減小，而對于非極性的正己烷、四氯化碳等溶劑，無明顯的電阻變化。4制備工藝對CB／WPU復合材料的室溫電阻率影響顯著，對復合材料的氣敏響應也有較

4、大的影響。交聯(lián)是提高復合材料的氣敏晌應穩(wěn)定性和重復性的一種重要方法，通過對復合材料的基體進行適度交聯(lián)，可以顯著提高復合材料的穩(wěn)定性和重復性，有效降低NVC效應和脫附初期的電阻增大的負面效應。5CB／WPU復合材料的基體WPU結構對復合材料的氣敏響應特性具有決定性作用。通過對復合材料的微觀結構調節(jié)，可以獲得具有對極性和非極性有機溶劑均具有很強的氣敏響應的廣譜性氣敏導電復合材料，也可以獲得選擇性只對極性溶劑響應明顯，而對非極性有機溶劑響應甚

5、微的氣敏導電復合材料。6將CB／WPU復合材料對有機溶劑蒸氣的吸收行為與其氣敏響應行為進行對比發(fā)現(xiàn)，復合材料的氣敏響應起源予復合材料對有機溶劑的吸收，但是響應度與吸收量之間不存在定量的對應關系。在碳黑填充氣敏導電復合材料的氣敏響應機理的探討中，提出了以下主要觀點：1CB／WPU復合材料對有機溶劑蒸氣的氣敏響應過程包括兩個方面，其一是復合材料吸收溶劑蒸氣后基體膨脹與溶劑蒸氣從復合材料中脫附后基體的收縮過程；其二為復合材料吸收有機溶劑蒸氣后