【摘要】：導電高分子復合材料(CPCs)是指將一種或多種導電填料添加到聚合物基體中制備得到的一種具有優(yōu)異電學性能的復合材料,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)測傳感器以及電子器件等工業(yè)領域應用前景廣闊而受到學術界及工業(yè)界的廣泛關注。逾滲現(xiàn)象是CPCs特有的一種絕緣體-導體轉變行為,其指填料濃度增至某一臨界區(qū)域時,試樣的電導率顯著提高,這意味著填料在聚合物基體內部形成了導電通路使材料發(fā)生了由絕緣體向導體的轉變�；谏鲜鲇鉂B行為,處在逾滲區(qū)的CPCs試樣在外場的作用下常常表現(xiàn)出較為豐富的響應行為,尤其是溫度場、拉伸壓縮應力外場以及有機溶劑的刺激下的響應行為研究更是引人關注。目前,導電填料填充CPCs對外場刺激尤其是有機氣體的響應機制仍不太清楚,這也在一定程度上制約了CPCs在有機氣體泄漏、環(huán)境監(jiān)測等領域的應用。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)為填充導電填料,通過熔融共混法制備了兩種CPCs,對比研究了其逾滲行為,選取逾滲區(qū)附近的試樣測試了材料的氣敏行為,并對兩種CPCs的氣敏性能演變機制進行了對比。為了探討界面對于有機氣體在氣敏行為中擴散過程的影響,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復合材料。通過對比研究,分析了CPCs的氣體敏感行為的響應機制,并闡述了含有不同維度導電填料(CB是0維,CNTs是1維)的CPCs在氣敏測試時浸潤-取出循環(huán)中導電網(wǎng)絡的演變情況。結果表明RF加入形成的界面促進了有機氣體的浸潤與揮發(fā),提高了復合材料的氣敏穩(wěn)定性。研究了多壁碳納米管(CNTs)/PLA/聚丙烯(PP)復合材料的微觀形貌與電性能及氣敏性能的關系,研究了高分子基體組分比對CPCs形貌的影響,發(fā)現(xiàn)當PLA/PP比例從70/30變?yōu)?0/40時,共混物實現(xiàn)了由海島結構向共連續(xù)結構的轉變,流變學測試也驗證了該轉變過程。為了研究CNTs在基體中的分布及網(wǎng)絡構建對于材料電性能的影響,將CNTs與PLA或PP預混后再與另一相高分子混合制備了兩類復合材料,討論了該動力學因素對于體系性能的影響,并對CNTS在基體中的分布進行了熱力學分析和預測。隨后對A7P3(PLA/PP比例為70/30)、A6P4(PLA/PP比例為60/40)、Pre-PLA(CNTs與PLA預混的CPCs試樣)和Pre-PP(CNTs與PP預混的CPCs試樣)四種復合材料進行不同有機氣體刺激的氣敏測試,并分析和對比了不同形態(tài)結構在不同氣體刺激下的響應行為。相對于單相基體CPCs,多相高分子CPCs不但可以延長其在良溶劑測試中的使用壽命,而多相高分子對于有機氣體的選擇性響應也在一定程度上拓寬了CPCs的測試范圍,為以后CPCs功能化推廣及工業(yè)化應用提供了新思路。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

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本文編號：2455745