石墨-聚合物低電阻率納米復合材料的制備和性能.pdf

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

2、試驗機測試了復合材料的力學性能；使用數(shù)字多用表和高阻計測試了復合材料的導電性能。探討了納米石墨填料不同含量、固化途徑對復合材料的導電性能、力學性能以及介電性能的影響。結果表明:采用“混合-真空處理-預固化-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)氧樹脂復合材料的逾滲閾值低于1(wt)％,遠遠低于微粉石墨/環(huán)氧樹脂復合材料的16.5(wt)％。當納米石墨片重量含量達到6

3、0(wt)％時,復合材料的體積電阻率達到0.0085Ω·cm,而含微粉石墨60(wt)％的復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合材料沖擊強度、彎曲強度、拉伸強度的影響規(guī)律不同。在填料含量高于4(wt)％時,納米復合材料的沖擊強度、彎曲強度、拉伸強度隨著填料的含量增加而降低,且低于微米復合材料,產(chǎn)生的原因在于納米石墨片得徑厚比遠遠大于微粉石墨。
　　 此外,本文初步開展了

4、納米石墨片/炭黑/聚乙烯三元復合材料的制備和正溫度系數(shù)效應(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變結束時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合材料的室溫電阻率,同時保持復合材料的PTC強度不變。相比石墨纖維,納米石墨片能更加有效的降低復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/聚合物復合材料的方法,