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炭黑填充硅橡胶硫化体系电阻的外场依赖性

作　者: 陈永良
导　师: 郑强；宋义虎
学　校: 浙江大学
专　业: 材料学
关键词: 炭黑 聚甲基乙烯基硅氧烷 渗流行为 阻温特性 蠕变 压阻特性 标度行为 交联度
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


本文研究了炭黑(CB)填充聚甲基乙烯基硅氧烷(PMVS)导电复合材料的导电行为,着重考察了电阻率(电导)对温度、轴向压力和时间等的依赖性关系,同时还考察了填料质量分数、交联剂用量对其的影响。分析PMVS导电复合材料的电阻率-填料质量分数关系,发现导电硫化胶的导电行为呈现典型的渗流现象,引用经典统计渗流理论证实复合材料的导电行为遵循统计渗流理论。研究了PMVS导电复合材料在热循环以及热处理过程中的导电行为,发现CB含量稍高于(?)c时,阻温关系呈现弱NTC与PTC效应,其转变点为110℃;CB含量远高于(?)c时,阻温关系只呈现NTC效应,NTC效应对应热活化导电机理,而PTC效应取决于体积膨胀所引起的导电网络局部破坏有关。而且升温与降温过程中的阻温关系不重合,阻温关系曲线随热循环次数增加而逐渐向低电阻方向移动,只是这种变化随热循环次数增加而逐渐减弱。在给定温度下,电阻率呈现弛豫现象,随时间延长而逐渐下降。电阻弛豫受CB含量与环境温度影响,随CB含量降低及环境温度上升而加快。在单轴压力作用下,PMVS导电复合材料的轴向导电行为呈现显著的压阻行为。当CB质量分数稍高于渗流阂值(?)c时,其电阻R首先随压力增加而升高,呈现电阻正压力系数(PPCR)效应,而在较高压力下呈现电阻负压力系数(NPCR);在卸载过程中随σ低先升高,呈现弱NPCR效应,然后转变为较强的PPCR效应。当(?)>(?)c时,体系在最初几次压缩循环中表现为NPCR效应,但压缩循环可以诱发弱PPCR效应的发生:卸载过程出现较强的NPCR效应,而无PPCR效应发生。完全除去σ后,R随t非线性逐渐降低.呈现典型的R弛豫现象。PPCR-NPCR转变所对应的真应力取决于压缩前的渗流网络结构以及CB含量,而转变点所对应的渗流网络结构与压缩前的网络结构之间存在内在联系。考察了在恒应力作用下及完全卸载后,PMVS导电复合材料的电阻均随时间非线性下降,呈现典型的电阻蠕变行为。在压缩应力2-4 MPa下,电阻蠕变具有两个与CB含量无关的松弛时间,对应不同尺寸上导电网络的结构变化。完全卸载后,基体形变回复造成导电网络发生结构弛豫,弛豫时间随CB含量增大而浙江大学硕士学位论文延长。 随交联剂用量增加,压缩后期被诱发的NPCR效应逐渐减弱甚至消失,并使较高应力下的压阻强度也随之增强。电阻回复性能与CB含量、应力水平及基体交联程度有关。采用循环压缩法可显著提高电阻回复行为。关键词:炭黑,聚甲基乙烯基硅氧烷,渗流行为,阻温特性,蠕变,压阻特性, 标度行为,交联度

全文目录


摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-27
  1．1 研究背景  11-14
    1．1．1 导电高分子复合材料  12
    1．1．2 导电填料  12-14
  1．2 导电复合材料的渗流行为  14-22
    1．2．1 渗流理论简介  14-15
    1．2．2 复合材料的渗流导电模型  15-16
    1．2．3 统计渗流理论  16-17
    1．2．4 热力学模型  17-18
    1．2．5 有效介质模型  18-19
    1．2．6 微结构模型  19-20
    1．2．7 渗流闽值  20-22
  1．3 聚合物基导电复合材料的导电机理  22
  1．4 研究目标  22
  1．5 研究内容  22-23
  参考文献  23-27
第二章 导电硅橡胶的电阻-温度关系  27-41
  2．1 概述  27
  2．2 PTC效应的机理  27-30
  2．3 实验部分  30-31
    2．3．1 主要原材料  30-31
    2．3．2 主要设备及仪器  31
    2．3．3 样品制备  31
    2．3．4 测试  31
  2．4 结果与讨论  31-39
    2．4．1 体积电阻率与 CB质量含量的关系  31-32
    2．4．2 温度对导电硅橡胶体系导电行为的影响  32-36
    2．4．3 电阻弛豫  36-39
  2．5 结论  39
  参考文献  39-41
第三章 导电硅橡胶电阻率与单轴压力的关系  41-56
  3．1 概述  41
  3．2 高分子导电复合材料电阻-压力响应的研究现状  41-43
    3．2．1 渗流网络的结构及其对拉伸作用的响应  41-43
    3．2．2 高分子导电复合材料的压阻特性  43
  3．3 实验部分  43-45
    3．3．1 主要原材料  43-44
    3．3．2 主要设备及仪器  44
    3．3．3 样品制备  44
    3．3．4 测试  44-45
  3．4 结果与讨论  45-53
    3．4．1 体积电阻率ρ与CB质量含量φ的关系  45-46
    3．4．2 单轴压力对导电复合体系电阻特性的影响  46-49
    3．4．3 应力自由(σ=0)态的应变与电阻回复  49-50
    3．4．4 PPCR/NPCR转变  50-53
  3．5 结论  53-54
  参考文献  54-56
第四章 导电硅橡胶的电阻蠕变行为  56-67
  4．1 概述  56-58
  4．2 实验部分  58-59
    4．2．1 主要原材料  58
    4．2．2 主要设备及仪器  58
    4．2．3 样品制备  58
    4．2．4 测试  58-59
  4．3 结果与讨论  59-66
    4．3．1 恒应力下的电阻蠕变行为  59-61
    4．3．2 松弛时间  61-63
    4．3．3 松弛幅度  63-66
  4．4 结论  66
  参考文献  66-67
第五章 交联剂用量对导电硅橡胶压阻行为的影响  67-76
  5．1 概述  67
  5．2 实验部分  67-68
    5．2．1 主要原材料  67
    5．2．2 主要设备及仪器  67
    5．2．3 样品制备  67
    5．2．4 测试  67-68
  5．3 结果与讨论  68-74
    5．3．1 交联剂用量对影响  68-72
    5．3．2 压阻强度和回复强度  72-74
  5．4 结论  74
  参考文献  74-76
结论  76-78
发表论文  78-79
致谢  79-80
作者简介  80

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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