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特殊形态导电高分子复合材料PTC性能研究

作　者: 胡小宁
导　师: 陆昶
学　校: 河南科技大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 导电高分子复合材料逾渗阈值 PTC性能碳纳米管炭黑
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

为了制得具有极低逾渗阈值及优异正温度效应（PTC效应）的导电高分子复合材料，本文采用先将导电粒子与高分子增容剂反应，再与不相容共混体系熔融共混的方法，利用高分子增容剂将导电粒子诱导分布于相界面处，从而制备出导电粒子位于两相界面处的导电高分子复合材料。系统研究了导电粒子形貌、基体树脂两相形态结构对复合材料逾渗阈值、PTC性能的影响。研究结果表明，对于乙烯丙烯酸丁酯接枝马来酸酐共聚物（EBA-g-MAH）增容乙烯丙烯酸丁酯共聚物/尼龙6（EBA/PA6）不相容共混体系，采用炭黑（CB）为导电粒子时，CB可被EBA-g-MAH诱导分布于相界面，在界面处构成导电通道，体系最低逾渗阈值为0.75wt%，远低于CB分布于EBA/PA6体系中PA6相时的逾渗阈值（5wt%）。采用碳纳米管（CNTs）为导电粒子时，CNTs分布于PA6相及相界面，体系的导电通道是由PA6相和相界面共同构成，体系的最低逾渗阈值为0.5wt%，低于CNTs分布于PA6相时的逾渗阈值（8wt%）。对于苯乙烯接枝马来酸酐共聚物（SMA）增容聚苯乙烯/尼龙6（PS/PA6）不相容共混体系，采用碳纳米管CNTs为导电填料，CNTs也分布于PA6相及相界面，体系的导电通道是由PA6相和相界面共同构成，PS/PA6/（SMA-CNTs)体系的最低逾渗阈值0.112wt%、低于CNTs分布于PA6相时的逾渗阈值（7wt%）。研究上述不相容共混体系形态结构对PTC效应的影响发现，当PA6相为分散相时，体系均出现“双PTC效应”，第一次PTC效应是由基体中连续相的相转变所引起的，第二次PTC效应是由处于分散相的PA6相发生相转变引起的,与导电通道的构成无关。当PA6相为连续相时，导电通道的构成对体系的PTC效应有显著影响：采用CNTs粒子填充的复合材料体系，导电通道是由PA6相及相界面构成，分散相的相转变不影响PA6相的导电通道，使其只出现一次PTC效应；采用CB粒子填充的复合材料体系，导电通道是由相界面构成，分散相及连续相的相转变均会破坏导电通道，导致出现“双PTC效应”。而双连续相结构的PTC效应产生机理则更为复杂，与体系的导电通道和两相物性都有关。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
第1章前言  8-19
  1.1 导电高分子复合材料的定义及用途  8
  1.2 降低复合材料逾渗阈值的方法  8-15
    1.2.1 采用高长径比的导电填料  8-11
    1.2.2 双逾渗结构  11-15
  1.3 高分子 PTC 材料的定义、用途及机理研究  15-17
    1.3.1 高分子 PTC 材料的应用  15-16
    1.3.2 高分子 PTC 材料的机理研究  16-17
  1.4 NTC 的定义及消除 NTC 效应的方法  17-18
  1.5 课题的提出及研究思路  18
  1.6 创新点  18-19
第2章实验部分  19-22
  2.1 实验原料  19
  2.2 样品的制备  19-20
  2.3 测试与表征  20-22
    2.3.1 扫描电镜（SEM）  20
    2.3.2 透射电镜（TEM）  20
    2.3.3 光学显微镜分析（OM）  20
    2.3.4 差式扫描热量仪（DSC）  20-21
    2.3.5 体积电阻率  21
    2.3.6 PTC 性能的测定  21-22
第3章 EBA/PA6 体系的 PTC 性能  22-44
  3.1 EBA/PA6/CB 体系逾渗阈值及 PTC 性能  22-25
    3.1.1 CB 在 EBA/PA6 中的分布  22-23
    3.1.2 EBA/PA6/CB 体系的逾渗阈值  23-24
    3.1.3 EBA/PA6/CB 体系的 PTC 性能  24-25
  3.2 不同形态结构下 EBA/PA6/(EBA-g-MAH/CB)体系的 PTC 性能  25-33
    3.2.1 CB 在 EBA /PA6/(EBA-g-MAH/CB)体系中的分布  25-26
    3.2.2 EBA 为连续相、PA6 为分散相时体系的 PTC 性能  26-29
    3.2.3 EBA 为分散相、PA6 为连续相时体系的 PTC 性能  29-31
    3.2.4 双连续形态结构时体系的 PTC 性能  31-33
  3.3 EBA/PA6/CNTs 体系的逾渗阈值及 PTC 性能  33-36
    3.3.1 CNTs 在 EBA/PA6 体系中的分布  33-34
    3.3.2 EBA/PA6/ CNTs 体系的逾渗阈值  34-35
    3.3.3 EBA/PA6/ CNTs 体系的 PTC 性能  35-36
  3.4 不同形态结构下 EBA/PA6/(EBA-g-MAH/CNTs)体系的 PTC 性能  36-43
    3.4.1 CNTs 在 EBA/PA6/(EBA-g-MAH/CNTs)体系中的分布  36-37
    3.4.2 EBA 为连续相、PA6 为分散相时体系的 PTC 性能  37-39
    3.4.3 EBA 为分散相、PA6 为连续相时体系的 PTC 性能  39-41
    3.4.4 双连续相体系的 PTC 性能  41-43
  3.5 小结  43-44
第4章 PS/PA6 体系的 PTC 性能  44-53
  4.1 CNTs 在 PS/PA6 体系中的分布  44-46
    4.1.1 CNTs 在 PS/PA6/CNTs 体系中的分布  44-45
    4.1.2 CNTs 粒子在 PS/PA6/(SMA-CNTs)体系中的分布  45-46
  4.2 CNTs 及 CNTs-SMA 填充 PS/PA6 体系的逾渗阈值  46-48
    4.2.1 CNTs 粒子填充 PS/PA6 体系的逾渗阈值  46-47
    4.2.2 SMA-CNTs 粒子填充 PS/PA6 体系的逾渗阈值  47-48
  4.3 PS/PA6/CNTs 体系的 PTC 性能  48-49
  4.4 PS/PA6/(SMA-CNTs)体系的 PTC 性能  49-52
    4.4.1 PS/PA6/(SMA- CNTs)体系的形态结构及导电模型  49-51
    4.4.2 PS/PA6/(SMA-CNTs)体系的 PTC 性能  51-52
  4.5 小结  52-53
第5章结论  53-54
参考文献  54-58
致谢  58-59
攻读硕士学位期间的研究成果  59

特殊形态导电高分子复合材料PTC性能研究

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