【摘要】：導(dǎo)電高分子復(fù)合材料(CPCs)是指將一種或多種導(dǎo)電填料添加到聚合物基體中制備得到的一種具有優(yōu)異電學(xué)性能的復(fù)合材料,由于其在抗靜電材料、電磁屏蔽材料、自控溫材料、環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器以及電子器件等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊而受到學(xué)術(shù)界及工業(yè)界的廣泛關(guān)注。逾滲現(xiàn)象是CPCs特有的一種絕緣體-導(dǎo)體轉(zhuǎn)變行為,其指填料濃度增至某一臨界區(qū)域時(shí),試樣的電導(dǎo)率顯著提高,這意味著填料在聚合物基體內(nèi)部形成了導(dǎo)電通路使材料發(fā)生了由絕緣體向?qū)w的轉(zhuǎn)變�；谏鲜鲇鉂B行為,處在逾滲區(qū)的CPCs試樣在外場(chǎng)的作用下常常表現(xiàn)出較為豐富的響應(yīng)行為,尤其是溫度場(chǎng)、拉伸壓縮應(yīng)力外場(chǎng)以及有機(jī)溶劑的刺激下的響應(yīng)行為研究更是引人關(guān)注。目前,導(dǎo)電填料填充CPCs對(duì)外場(chǎng)刺激尤其是有機(jī)氣體的響應(yīng)機(jī)制仍不太清楚,這也在一定程度上制約了CPCs在有機(jī)氣體泄漏、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。在本論文中,首先我們以生物可降解聚乳酸(PLA)為基體,炭黑(CB)和碳納米管(CNTs)為填充導(dǎo)電填料,通過熔融共混法制備了兩種CPCs,對(duì)比研究了其逾滲行為,選取逾滲區(qū)附近的試樣測(cè)試了材料的氣敏行為,并對(duì)兩種CPCs的氣敏性能演變機(jī)制進(jìn)行了對(duì)比。為了探討界面對(duì)于有機(jī)氣體在氣敏行為中擴(kuò)散過程的影響,選取苧麻纖維(ramie fiber,RF)作為填充物填充CPCs,用同樣的方法制備得到了CB/RF/PLA以及CNTs/RF/PLA復(fù)合材料。通過對(duì)比研究,分析了CPCs的氣體敏感行為的響應(yīng)機(jī)制,并闡述了含有不同維度導(dǎo)電填料(CB是0維,CNTs是1維)的CPCs在氣敏測(cè)試時(shí)浸潤(rùn)-取出循環(huán)中導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的演變情況。結(jié)果表明RF加入形成的界面促進(jìn)了有機(jī)氣體的浸潤(rùn)與揮發(fā),提高了復(fù)合材料的氣敏穩(wěn)定性。研究了多壁碳納米管(CNTs)/PLA/聚丙烯(PP)復(fù)合材料的微觀形貌與電性能及氣敏性能的關(guān)系,研究了高分子基體組分比對(duì)CPCs形貌的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)PLA/PP比例從70/30變?yōu)?0/40時(shí),共混物實(shí)現(xiàn)了由海島結(jié)構(gòu)向共連續(xù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,流變學(xué)測(cè)試也驗(yàn)證了該轉(zhuǎn)變過程。為了研究CNTs在基體中的分布及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建對(duì)于材料電性能的影響,將CNTs與PLA或PP預(yù)混后再與另一相高分子混合制備了兩類復(fù)合材料,討論了該動(dòng)力學(xué)因素對(duì)于體系性能的影響,并對(duì)CNTS在基體中的分布進(jìn)行了熱力學(xué)分析和預(yù)測(cè)。隨后對(duì)A7P3(PLA/PP比例為70/30)、A6P4(PLA/PP比例為60/40)、Pre-PLA(CNTs與PLA預(yù)混的CPCs試樣)和Pre-PP(CNTs與PP預(yù)混的CPCs試樣)四種復(fù)合材料進(jìn)行不同有機(jī)氣體刺激的氣敏測(cè)試,并分析和對(duì)比了不同形態(tài)結(jié)構(gòu)在不同氣體刺激下的響應(yīng)行為。相對(duì)于單相基體CPCs,多相高分子CPCs不但可以延長(zhǎng)其在良溶劑測(cè)試中的使用壽命,而多相高分子對(duì)于有機(jī)氣體的選擇性響應(yīng)也在一定程度上拓寬了CPCs的測(cè)試范圍,為以后CPCs功能化推廣及工業(yè)化應(yīng)用提供了新思路。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：2455745