石墨-聚合物低電阻率納米復(fù)合材料的制備和性能.pdf

1、石墨具有獨(dú)特的層間結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能,是近幾年國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)無機(jī)層狀材料之一,它與聚合物在納米水平上有效復(fù)合形成的納米復(fù)合材料是一類具有廣闊應(yīng)用前景的新型材料。因此,開展石墨/聚合物高導(dǎo)電率納米復(fù)合材料的研究工作,有著十分重要的意義。
　　 本論文對高含量納米石墨片填充導(dǎo)電復(fù)合材料的制備工藝進(jìn)行了較為系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。使用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、原子力顯微鏡、紅外光譜分析等測試手段對復(fù)合材料的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；通過萬能試驗(yàn)機(jī)、沖擊

2、試驗(yàn)機(jī)測試了復(fù)合材料的力學(xué)性能；使用數(shù)字多用表和高阻計(jì)測試了復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。探討了納米石墨填料不同含量、固化途徑對復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能以及介電性能的影響。結(jié)果表明:采用“混合-真空處理-預(yù)固化-模壓-后固化”的方法制備高填料含量的納米石墨片/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料是一種有效、可行的方法。所制備的納米石墨片/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的逾滲閾值低于1(wt)％,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于微粉石墨/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的16.5(wt)％。當(dāng)納米石墨片重量含量達(dá)到6

3、0(wt)％時(shí),復(fù)合材料的體積電阻率達(dá)到0.0085Ω·cm,而含微粉石墨60(wt)％的復(fù)合材料體積電阻率僅為0.2Ω·cm。
　　 研究表明:納米石墨片含量與微粉石墨含量對復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律不同。在填料含量高于4(wt)％時(shí),納米復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度隨著填料的含量增加而降低,且低于微米復(fù)合材料,產(chǎn)生的原因在于納米石墨片得徑厚比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微粉石墨。
　　 此外,本文初步開展了

4、納米石墨片/炭黑/聚乙烯三元復(fù)合材料的制備和正溫度系數(shù)效應(yīng)(Positive temperature coefficient,PTC)研究。研究表明,向乙炔炭黑/聚乙烯二元體系逾滲轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)的組成中加入纖維狀或納米厚度片狀的石墨可以明顯降低復(fù)合材料的室溫電阻率,同時(shí)保持復(fù)合材料的PTC強(qiáng)度不變。相比石墨纖維,納米石墨片能更加有效的降低復(fù)合材料的室溫電阻率。
　　 本論文研究工作確定了一種制備高含量納米石墨/聚合物復(fù)合材料的方法,