碳基高分子復合材料的制備及性能研究.pdf

1、富勒烯、碳納米管、石墨烯等碳納米材料因具有獨特物理和化學性能而被廣泛應用于生物醫(yī)學、電子工業(yè)、磁性材料、光電材料、分子器件、汽車工業(yè)、隱身技術等領域。膨脹石墨因其具有較大的比表面積和特殊形態(tài)，易于在聚合物基體中形成導電通道，在改善聚合物的電性能，力學性能方面具有廣闊的應用前景。利用納米插層技術制備出低滲濾閾值的碳基導電高分子復合材料是人們關注的熱點之一。
　　本文分別以聚丙烯、聚乙烯為基體，以碳材料為填料，制備了膨脹石墨/多壁碳納

2、米管/聚丙烯(EG/MWCNTs/PP)、膨脹石墨/炭黑/聚乙烯(EG/CB/PE)高分子導電復合材料，采用差示掃描量熱儀(DSC)、熱失重儀(TGA)、萬能拉力機、掃描電子顯微鏡(SEM)等不同的表征手段研究了碳材料用量對聚合物復合材料性能影響。研究結果表明:
　　1.在膨脹石墨/多壁碳納米管/聚丙烯(EG/MWCNTs/PP)體系中，片層狀膨脹石墨和纖維狀多壁碳納米管在聚丙烯基體中形成了完整而穩(wěn)定的導電“網(wǎng)絡”，而且具有良好的

3、分散效果，致使聚丙烯復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率明顯提高，在EG/MWCNTs=0.1/0.1份時，復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率達到最大值。復合碳基材料的加入，影響了聚丙烯的結晶行為，改善了聚丙烯復合材料的耐熱性能，顯著提高了聚丙烯復合材料的導電性能，其逾滲閥值在到EG/MWCNTs為0.1/0.1到0.5/0.5份之間。聚丙烯體系非等溫結晶數(shù)據(jù)符合莫氏方程。通過Kissinger方法計算出，當填料EG/MWCNTs=0.1/0.1

4、份，復合材料體系的結晶活化能最低，隨著所加入填料含量的不斷增加，結晶活化能逐漸增大。
　　2.在膨脹石墨/炭黑/聚乙烯(EG/CB/PE)體系中，層狀膨脹石墨和球狀炭黑在聚乙烯基體中均勻分散，炭黑在體系中起到了“橋梁”作用，與膨脹石墨形成了穩(wěn)定的空間導電通道。由于這兩種導電填料間隙之間的隧道效應使得聚乙烯基復合材料具有優(yōu)良的導電性能。當EG/CB=0.2/0.4份時，復合材料的拉伸強度和斷裂伸長率達到最小值。聚乙烯體系非等溫結晶過