本文關(guān)鍵詞：高性能聚醚醚酮基導(dǎo)電復(fù)合材料及薄膜的制備與性能研究

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【摘要】：聚醚醚酮作為一種綜合性能十分優(yōu)異的特種工程塑料,具有重要的戰(zhàn)略意義,自問世以來便受到各個(gè)國家的廣泛關(guān)注。經(jīng)過多年的發(fā)展,聚醚醚酮逐步擴(kuò)大適用范圍,從航空航天、軍工等國家核心領(lǐng)域發(fā)展進(jìn)入民用市場,因此為滿足不同領(lǐng)域的使用需求,關(guān)于聚醚醚酮改性及不同制品的研發(fā)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。為制備具有優(yōu)異性能的聚醚醚酮基導(dǎo)電復(fù)合材料及薄膜,本論文通過一系列的篩選實(shí)驗(yàn),進(jìn)而確定制備聚醚醚酮基導(dǎo)電復(fù)合材料的基體、填料與其改性方式;然后從加工助劑角度出發(fā),優(yōu)化出高性能聚醚醚酮基導(dǎo)電復(fù)合材料的配方;最后在優(yōu)化配方基礎(chǔ)上,制備了系列聚醚醚酮基導(dǎo)電復(fù)合薄膜,并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行了考察。制備性能優(yōu)異的聚醚醚酮基導(dǎo)電復(fù)合薄膜,須對(duì)基體樹脂提出更高的要求,這是因?yàn)榫鶆蚱秸∧さ闹苽湫枰捎幂^低熔融指數(shù)的聚醚醚酮作為基體樹脂。因此,在實(shí)驗(yàn)過程中首先采用熔融指數(shù)分別為15g/10min和25g/10min兩種聚醚醚酮為基體樹脂的碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材料進(jìn)行基體樹脂的優(yōu)選。兩種熔融指數(shù)的聚醚醚酮均具有較低的熔融指數(shù)(較高的熔體粘度),成型收縮率相比于較高熔融指數(shù)(較低熔體粘度)的聚醚醚酮更低,均有利于后續(xù)成膜過程。但在制備碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材料時(shí),兩者中熔融指數(shù)較低的聚醚醚酮(15g/10min)作為基體樹脂相對(duì)于熔融指數(shù)較高的聚醚醚酮(25g/10min)而言,導(dǎo)電填料在基體樹脂中的分散會(huì)更趨困難,碳納米管的團(tuán)聚現(xiàn)象更趨嚴(yán)重,因此選擇熔融指數(shù)25g/10min的聚醚醚酮作為基體樹脂。然后選擇三種碳系填料進(jìn)行對(duì)比,分別是碳纖維、碳黑以及碳納米管,相同條件下制備聚醚醚酮基復(fù)合材料,通過對(duì)三種復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能和熱性能的評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)碳納米管作為導(dǎo)電填料的聚醚醚酮基復(fù)合材料的各項(xiàng)性能均優(yōu)于其它兩者,因而選擇碳納米管作為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)電填料。導(dǎo)電復(fù)合材料性能不僅取決于基體樹脂和導(dǎo)電填料,還取決于導(dǎo)電填料在基體樹脂中導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成。導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成不僅與導(dǎo)電填料在基體樹脂中的分散有關(guān),還與導(dǎo)電填料在基體樹脂中的有效搭接有關(guān)。嘗試采用聚醚酰亞胺或聚醚砜包覆改性碳納米管,結(jié)果發(fā)現(xiàn)包覆改性后有利于碳納米管在基體樹脂中的分散,但不利于碳納米管在基體樹脂中的有效搭接;而未包覆改性雖有利于碳納米管在基體樹脂中的有效搭接,但卻不利于碳納米管在基體樹脂中的分散。這一現(xiàn)象源于改性碳納米管聚合物包覆層的出現(xiàn)雖然在一定程度上解決了碳納米管的團(tuán)聚問題,但是包覆絕緣層的出現(xiàn)也會(huì)在一定程度上影響碳納米管的有效搭接,結(jié)果未包覆改性的碳納米管與聚醚醚酮制備的復(fù)合材料其綜合性能要優(yōu)于包覆改性的碳納米管與聚醚醚酮制備的復(fù)合材料。為了進(jìn)一步改善碳納米管在聚醚醚酮基體中的分散,分別選擇高溫潤滑劑(GPPS)或者聚芳醚酮液晶(FPEDEKKLCP)兩種助劑進(jìn)行了系統(tǒng)研究。保持復(fù)合材料中多壁碳納米管的含量不變,改變兩種助劑的含量,發(fā)現(xiàn)兩種助劑的加入均對(duì)碳納米管/聚醚醚酮復(fù)合材料的各項(xiàng)性能有所改善。不同的是,GPPS含量為1.0wt%時(shí)制備的復(fù)合材料綜合性能最優(yōu),而FPEDEKKLCP含量為0.4wt%制備的復(fù)合材料綜合性能最優(yōu),由此優(yōu)化出構(gòu)筑復(fù)合材料的基體樹脂、導(dǎo)電填料、填料改性方式以及助劑,這為后續(xù)制備復(fù)合薄膜做好準(zhǔn)備�；谏鲜鼋Y(jié)論,分別以GPPS(1.0wt%)或者FPEDEKKLCP(0.4wt%)作為助劑制備了兩個(gè)系列的聚醚醚酮基導(dǎo)電復(fù)合薄膜,通過調(diào)控碳納米管的含量,復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率均可達(dá)到1.0Sm~(-1)。鑒于復(fù)合薄膜還具有高強(qiáng)度和好的熱穩(wěn)定性,因此其更適合作為苛刻使用環(huán)境下的電磁屏蔽薄膜。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：1202857