本文關(guān)鍵詞：碳纖維鎳鈷功能粒子及其柔性導(dǎo)電復(fù)合材料制備及性能研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對導(dǎo)電復(fù)合材料的性能要求越來越高,傳統(tǒng)導(dǎo)電復(fù)合材料已無法滿足目前一些領(lǐng)域的需求,因此,柔性導(dǎo)電復(fù)合材料應(yīng)運而生,并得到廣泛的關(guān)注和研究。柔性導(dǎo)電復(fù)合材料是一種兼具優(yōu)異導(dǎo)電性和良好力學(xué)性能的新型導(dǎo)電復(fù)合材料,目前常用的填料是碳納米管和石墨烯,雖然具有優(yōu)異性能,但價格較高。采用導(dǎo)電性優(yōu)異的新型填料制備柔性導(dǎo)電復(fù)合材料是當(dāng)前的一個研究熱點。本文采用化學(xué)鍍方法制備碳纖維/鎳和碳纖維/鈷-鎳復(fù)合粒子,研究了復(fù)合粒子性能的主要工藝參數(shù)。然后以復(fù)合粒子為導(dǎo)電填料,硅橡膠為基體,制備了碳纖維/鎳和碳纖維/鈷-鎳柔性導(dǎo)電復(fù)合材料,并對復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能、折疊導(dǎo)電性能和拉伸導(dǎo)電性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要工作如下:(1)通過單一變量法研究了次磷酸鈉用量、氨水用量、化學(xué)鍍溫度和化學(xué)鍍時間對碳纖維/鎳復(fù)合粒子形貌和導(dǎo)電性的影響。所得最優(yōu)化學(xué)鍍鎳工藝為:NiSO4濃度30g/L,NaH2PO2濃度30g/L,NH3?H2O濃度120 mL/L,檸檬酸鈉濃度25g/L,化學(xué)鍍時間30min,溫度60℃。采用化學(xué)鍍方法成功制備了鍍層均勻、致密,導(dǎo)電性良好的碳纖維/鎳復(fù)合粒子,測試結(jié)果表明,所得碳纖維/鎳復(fù)合粒子體積電阻率可以達(dá)到1.41?10-3??cm。(2)通過單一變量法研究了次磷酸鈉用量、氨水用量、化學(xué)鍍溫度和化學(xué)鍍時間對碳纖維/鈷-鎳復(fù)合粒子鍍層形貌和導(dǎo)電性的影響。所得最優(yōu)化學(xué)鍍鎳-鈷工藝為:NiSO4濃度15g/L,CoSO4濃度15g/L,NaH2PO2濃度30g/L,NH3?H2O濃度140 mL/L,檸檬酸鈉濃度30g/L,化學(xué)鍍時間30min,溫度80℃,在該工藝條件下所得碳纖維/鎳-鈷復(fù)合粒子的體積電阻率為3.27?10-2??cm。(3)以自制碳纖維/鎳復(fù)合粒子為填料制備了碳纖維/鎳柔性導(dǎo)電復(fù)合材料,考察了填料用量對復(fù)合材料導(dǎo)電性和力學(xué)性能的影響,其中填料添加量30 wt%時,復(fù)合材料的電導(dǎo)率最高,可達(dá)16.37 S/cm,拉伸強度和斷裂伸長率分別為1.68 MPa和57.46%。研究了復(fù)合材料的折疊導(dǎo)電性和拉伸導(dǎo)電性,結(jié)果表明:復(fù)合材料在折疊循環(huán)0~100次、折疊角度0~180?范圍內(nèi),仍能保持良好的電導(dǎo)率;在填料添加量30 wt%時,拉伸應(yīng)變30%電導(dǎo)率為14.79 S/cm,比未拉伸下降了9.7%,拉伸循環(huán)100次后電導(dǎo)率為11.36S/cm,比未拉伸下降了30.5%。(4)以自制碳纖維/鈷-鎳復(fù)合粒子為填料制備了碳纖維/鈷-鎳柔性導(dǎo)電復(fù)合材料,研究了填料用量對復(fù)合材料導(dǎo)電性和力學(xué)性能的影響,其中填料添加量30 wt%時,復(fù)合材料的電導(dǎo)率最高,可達(dá)5.39 S/cm,拉伸強度和斷裂伸長率為1.23 MPa和122.62%。研究了復(fù)合材料的折疊導(dǎo)電性和拉伸導(dǎo)電性,折疊循環(huán)次數(shù)和折疊角度對復(fù)合材料導(dǎo)電性影響較小,在填料添加量30 wt%時,拉伸應(yīng)變30%的電導(dǎo)率比未拉伸下降了20.4%,拉伸循環(huán)100次后電導(dǎo)率為1.82 S/cm,比未拉伸下降了66.2%。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)電填料 化學(xué)鍍 復(fù)合粒子 硅橡膠 柔性導(dǎo)電復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 碳纖維化學(xué)鍍研究進(jìn)展11-15
• 1.1.1 碳纖維簡介11-12
• 1.1.2 碳纖維化學(xué)鍍鎳12-14
• 1.1.3 碳纖維化學(xué)鍍多元合金14-15
• 1.2 硅橡膠15-17
• 1.2.1 硅橡膠簡介15
• 1.2.2 導(dǎo)電硅橡膠復(fù)合材料研究進(jìn)展15-16
• 1.2.3 導(dǎo)電硅橡膠應(yīng)用16-17
• 1.3 柔性導(dǎo)電復(fù)合材料17-19
• 1.3.1 柔性導(dǎo)電復(fù)合材料研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的應(yīng)用18-19
• 1.4 本課題研究的意義和主要內(nèi)容19-21
• 2 碳纖維鎳鈷鎳功能粒子的制備與性能研究21-42
• 2.1 引言21
• 2.2 實驗部分21-27
• 2.2.1 實驗藥品及儀器21-22
• 2.2.2 碳纖維/鎳復(fù)合粒子的制備22-24
• 2.2.3 碳纖維/鈷-鎳復(fù)合粒子的制備24-26
• 2.2.4 結(jié)構(gòu)表征與性能測試26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-41
• 2.3.1 碳纖維/鎳復(fù)合粒子的性能研究27-34
• 2.3.2 碳纖維/鈷-鎳復(fù)合粒子的性能研究34-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 3 柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備與性能研究42-61
• 3.1 引言42
• 3.2 實驗部分42-48
• 3.2.1 實驗藥品及儀器42-43
• 3.2.3 碳纖維/鎳柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備43-45
• 3.2.4 碳纖維/鈷-鎳柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的制備45-46
• 3.2.5 性能測試46-48
• 3.3 結(jié)果與討論48-60
• 3.3.1 碳纖維/鎳柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的性能研究48-54
• 3.3.2 碳纖維/鈷-鎳柔性導(dǎo)電復(fù)合材料的性能研究54-60
• 3.4 本章小結(jié)60-61
• 4 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 碩士期間發(fā)表論文及所取得研究成果69-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：578610