纳米导电纤维与导电炭黑填充PVC复合材料的电性能研究
  • 技术应用
  • 2016-01-06 14:30
  • 来源:中国纺织机械网
  • 作者:[db:作者]
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  •   纳米导电纤维(nano-F)是由纳米铜粒子催化乙炔聚合产物经真空相变后制得的一种微观形态为纤维状的产物,其直径为200~ 400nm且具有较高的导电性华光炭黑(HG-CB)是国内研制开发的一种新型超导电炭黑,经研究发现其主要理化性能超过美国的ASTMN472特导电炭黑,与目前导电性能*好的荷兰AK公司的Ketjen-blackEC型相似二者作为导电填料填充橡胶复合材料的的力学性能和电性能己得到研究,结果表明这两种填料在导电橡胶中具有良好的应用前景而nano-F和HG-CB作为导电填料与塑料复合的研究较少。

      乙烯(PVC)复合材料的电性能,包括温度对复合材料体积电阻率的影响及伏安特性进行了研究,并对两种导电填料填充PVC复合材料的导电机理进行了讨论。

      1实验部分1.1原材料黑(HG-CB):粒径33nm,BET法测得比表面积为1080m2/g,DBP吸油值5.86mL/g,体积电阻率为0.27化cm;纳米导电纤维(nano-F):直径200~400nm;三盐基性硫酸铅(三盐);硬月旨酸(HSt);邻苯二甲酸二辛酯(DOP)1.2试样制备2,三盐2,DOP30,导电填料将XK-160型开炼机的双辊温度升至160C,放入捏合好的胶料,包辊后加入导电填料及DOP,翻炼、薄通数次后下片。使用25t平板硫化机进行压片,热压温度170C,热压8min后冷压10min1.3电性能测试在自制的带程序升温的四电极电阻测试仪上测量填充PVC复合材料的体积电阻率d升温试验在干燥箱中进行,在每一个温度下试样恒温预热15min,然后再进行测定用锇酸浸泡样品,切片,通过JEL-200EX型透射电子显微镜对样品进行透射电子显微镜(TEM)观察2结果与讨论2.1填料组分对复合材料电性能的影响由Fig.1可以看出,随导电填料用量的增力口,材料的电阻率逐渐降低,当nano-FHG~CB的填充量分别达到2010份时,电阻率急剧下降,说明此时导电填料在PVC基体中已基本形成导电网络,其填充量继续增加电阻率下降不大。按照电子隧道效应理论,为了得到较高的导电性,分散的填料必须排列成链状结构或分散成粒子之间仅有几个埃的距离,这样在电场作用下,电子可以通过隧道效应导电而形成电流。因此对于nano-FHG~CB而言,随着其填充量的增加,可以在基体中形成比较完整的导电网络且导电粒子之间的距离逐渐减小,在电场的作用下电子可以通过隧道效应而导电,从而使PVC复合材料的导电性增加。

      nano-F本身的电阻率大于HG-CB的电阻率2.2温度对复合材料电阻率的影响PVC复合材料的体积电阻率与温度的关系。其Fig. 2345分别表示nano-F的填充量为1015202530份的PVC复合材料;Fig.2(b)中1 23分别表示HG-CB的填充量为101520份的PVC复合材料材料的电阻率基本保持不变,而HG-CB填充复合材料的电阻率在40-60*C范围内随温度升高逐渐增大,之后随温度继续增加又开始下降这与PVC复合材料在加热过程中的热膨胀及导电网络中的电子受热易发生隧道效应两方面作用有关对于HG-CB粒子形成的导电网络,在40-60*C范围内,由于基体的热膨胀大于粒子本身的膨胀,从而使得导电粒子之间的距离增大,造成材料导电性下降;随温度继续升高,炭黑粒子中的电子受热得到足够能量而使其热发射活性增加,从而使得材料的导电性又得以提高nano由于表面积比较大,可以形成更多导电网络接触,因此在复合材料受热过程中不会因基体的热膨胀而影响其导电性,具有较高的热稳定性,这可分别由nano-FHG-CB填充PVC复合材料的TEM观察得到证实(见Fig.3)同时,由nano-FHG-CB填充PVC复合材料的伏戋特性曲线(见:Fig.可以看出,nano-F填充PVC复合材料在25 I特性曲线均呈直线性,即其伏安特性为欧姆性,这也说明随温度升高复合材料基体内存在的导电网络未被破坏而HG~CB填充PVC复合材料在25°C、6C10C的特性曲线偏离欧姆性,说明温度对其电性能的影响比较复杂,有待于进一步深入研究率随之降低此时化学结晶占优势,使总结晶度升高从Fig.1中也可以看到这个趋势从光照开始到光照48h后,随时间加,997cm-1吸收峰强度变弱进一步光照96h,该峰强度强上述结果也可以解释这一现象

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