獲得高性能碳納米管（MWCNT）增強聚合物復(fù)合材料的關(guān)鍵在于控制碳納米管在聚合物基體中的分布與取向。傳統(tǒng)的注塑成型工藝下,碳納米管容易發(fā)生取向,其表面電阻率遠遠大于模壓成型時的電阻率。本文通過調(diào)整注塑工藝改變剪切場實現(xiàn)對碳納米管在基體中分布與取向的控制。結(jié)果表明:在低熔體溫度和高注射速度下,碳納米管局部取向,導(dǎo)電性能下降;而在高熔體溫度和低注射速度下,碳納米管分散良好,導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)良,聚丙烯/碳納米管（PP/MWCNT）注塑制品的導(dǎo)電性能得到有效提升,其表面電阻率下降了約5個數(shù)量級。加入膨脹石墨（EG）有增強導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用,使PP/MWCNT/EG復(fù)合材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更為完善,其導(dǎo)電性能進一步提高,尤其在低熔體溫度和高注射速度下最為明顯;隨著EG含量的增加,PP/MWCNT/EG的表面電阻率下降了3個數(shù)量級。 

【文章來源】：華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017,43(05)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖１可膨脹石墨粉膨脹處理后照片Ｆｉｇ１．Ｄｉｇｉｔａｌｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｅｘｐａｎｄａｂｌｅｇｒａｐｈｉｔｅａｆｔｅｒｅｘｐａｎｓｉｏｎ

第５期葉靖，等：聚丙烯／碳納米管復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能：注塑工藝與膨脹石墨的影響系表面電阻率的變化情況。從圖２中可以看出，改變注塑工藝，ＰＰ／２．５％ＭＷＣＮＴ的表面電阻率基本保持不變，均約為１０１２Ω·ｃｍ，然而當ＭＷＣＮＴ質(zhì)量分數(shù)增加到５％時，其表面電阻率出現(xiàn)了明顯的變化。ＰＰ／５％ＭＷＣＮＴ中，試驗２、３、６、８的表面電阻率較高，分別為４．０×１０９、２．１×１０１０、６．２×１０９、２．２×１０９Ω·ｃｍ，這些試驗條件有兩個共同點，即熔體溫度低和注射速度高。這主要是因為降低熔體溫度將會增加熔體黏度，高黏度和高注射速度會導(dǎo)致強剪切力傳遞至熔體中，使得碳納米管沿流動方向取向，減少了碳納米管間相互接觸的機會，使導(dǎo)電性能下降。試驗１０、１１、１４、１５的表面電阻率較低，分別為９．１×１０５、５．９×１０６、２．６×１０６、３．９×１０６Ω·ｃｍ，降低了３～４個數(shù)量級。上述試驗條件都具有熔體溫度高和注射速度低的特點，這可以根據(jù)剪切力低來解釋。在高熔體溫度和低注射速度條件下，剪切速率和熔體黏度降低，熔體流動時，受到較小的剪切力，使得碳納米管的排列取向得到了改善，增加了碳納米管之間的相互接觸，最終提高了導(dǎo)電性能。圖２正交試驗組表面電阻值Ｆｉｇ．２Ｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｅｒｉｅｓ根據(jù)文獻［８］報道，采用Ｍｉｎｉｔａｂ軟件對正交試驗結(jié)果作出主效應(yīng)圖，分析比較每一個工藝參數(shù)對最終注塑制品表面電阻率的影響，可以找出主要影

華東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）第４３卷圖３ＰＰ／５％ＭＷＣＮＴ復(fù)合材料表面電阻值的主要影響因素Ｆｉｇ．３ＭａｉｎｅｆｆｅｃｔｐｌｏｔｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｏｆＰＰ／５％ＭＷＣＮＴ（ａ），（ｂ）—ＰＰ／５％ＭＷＣＮＴｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；（ｃ）—ＰＰ／５％ＭＷＣＮＴｉｎＥｘｐ．３；（ｄ）—ＰＰ／５％ＭＷＣＮＴｉｎＥｘｐ．１０圖４聚丙烯／碳納米管復(fù)合材料掃描電鏡照片Ｆｉｇ．４ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＰＰ／５％ＭＷＣＮＴ選取試驗３、５、１０和１３來研究注塑工藝和膨脹石墨對于ＰＰ／ＭＷＣＮＴ／ＥＧ導(dǎo)電性能的影響，如表３所示。從表３中可以看到，隨著膨脹石墨的加入及其含量的增加，復(fù)合材料的表面電阻率出現(xiàn)了不６１０

【參考文獻】：
期刊論文
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