玻珠表面致密包覆薄Ag殼層復合粒子及其導電復合材料優(yōu)化設計和可控制備.pdf

1、粒子填充型聚合物基導電復合材料的導電性能不僅取決于導電填料粒子的材質，也與導電填料粒子的表面形貌、粒徑大小、粒徑分布和填充方式等密切相關。因而對于核殼粒子來說，改善殼層形貌、厚度以及對粒徑大小、分布進行合理的設計對提高聚合物基導電復合材料的性能、降低成本顯得尤為重要。本學位論文針對現(xiàn)有銀包玻珠（GM@Ag）復合粒子存在殼層不致密、殼層厚，以及其導電復合材料中填料粒子粒徑復配原則不明確等問題，基于異相成核與生長原理，提出并發(fā)展雙還原劑液相

2、化學還原法，制備具有致密殼層且厚度可控的GM@Ag復合粒子；探討銀殼層厚度和致密度的控制原理，以及影響復合粒子導電性能的因素。同時引入分形理論，研究不同粒徑的GM@Ag復合粒子的體積分形維數(shù)對其導電復合材料電性能的影響，闡明導電復合材料對不同粒徑的GM@Ag復合粒子復配方式的依賴性規(guī)律。取得的主要研究結果如下：
　　首先，采用硼氫化鈉-葡萄糖雙還原劑液相還原法制備了具有致密薄殼層的GM@Ag復合粒子。研究了在雙還原劑液相還原過程中

3、，Ag晶核在玻珠粒子表面的成核和生長行為，及其對銀殼層厚度、形貌以及復合粒子電性能的影響。結果表明，銀晶粒在玻璃微珠表面的成核和生長主要分為以下三個階段：首先大量的銀晶核在玻璃微珠表面形成，接著晶核各向同性生長成為銀晶粒，最后銀晶粒生長至互相接觸后繼續(xù)長大變高并填充晶粒之間的縫隙，形成完整的殼層；NaBH4的強還原性能顯著提高形核速率獲得高的晶核數(shù)密度并降低獲得致密殼層的殼厚；葡萄糖的弱還原性可以使晶粒生長得較為緩慢、均勻，獲得均一致密

4、的銀殼層；雙還原劑法制備的包覆致密的GM@Ag復合粒子銀含量最低可達5.1％，其環(huán)氧樹脂導電膠滲流閾值為37％左右，填料體積分數(shù)為45％的導電膠體積電阻率約為7.02×10-3Ω·cm。該GM@Ag復合粒子具有殼層薄而致密、銀含量低、導電率高的特點，可廣泛應用于導電復合材料領域。
　　其次，以分形理論為指導，引入粉體粒徑分布體積分形維數(shù)，對不同粒徑GM@Ag復合粒子進行級配，獲得具有不同分形維數(shù)的混合粉體，研究GM@Ag復合粒子粒

5、徑及體積分形維數(shù)對其環(huán)氧樹脂導電膠電性能的影響。結果表明，隨著粒子粒徑的增大，其環(huán)氧樹脂導電膠的滲流閾值增大，填充相同體積分數(shù)填料時電性能變差，但導電膠銀含量大大降低；隨粉體體積分形維數(shù)的增大，其環(huán)氧樹脂導電膠電性能先變好后變差，在分形維數(shù)D=2.8時具有最小的體積電阻率，D=2.8的粉體相對于全部為18-25μm的粉體來說，其導電膠滲流閾值減小1.2％，達到滲流閾值時單位體積導電膠內粉體的表面積減小約20％。采用分形級配后的GM@Ag