本文關(guān)鍵詞：以碳納米管為介質(zhì)的聚合物導(dǎo)電泡沫的制備研究

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【摘要】：近年來,工業(yè)技術(shù)水平的迅猛發(fā)展對(duì)材料性能提出了更高的要求,具有優(yōu)異性能的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料因此受到了廣泛的關(guān)注。然而,通常的高分子復(fù)合材料體系中,絕緣性聚合物基體的存在增加了導(dǎo)電填料之間的非接觸電阻,阻礙了導(dǎo)電通路的形成不利于材料導(dǎo)電性能的提高。同時(shí)由于基體中導(dǎo)電填料處于無規(guī)排列狀態(tài),為了達(dá)到所需導(dǎo)電性能,通常需要較高的添加量,不僅提高了成本,而且增加了復(fù)合材料成型工藝的復(fù)雜程度。因此,如何在低填料負(fù)載量的情況下制備出優(yōu)異性能的導(dǎo)電復(fù)合材料成為一個(gè)迫切需要解決的問題。本論文針對(duì)這些問題,研究了具表面活性劑性能的聚電解質(zhì)聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)包覆的碳納米管(MWCNTs)做填料,采用濃乳液模板法制備PEDOT:PSS/MWCNTs/聚苯乙烯(PS)導(dǎo)電泡沫復(fù)合材料。利用PEDOT:PSS的表面活性劑作用和導(dǎo)電作用,增強(qiáng)碳納米管在基體中的分散能力,降低碳納米管之間的非接觸電阻；利用泡孔結(jié)構(gòu)對(duì)填料負(fù)載位置的選擇性作用,降低材料逾滲值。首先,通過將混酸處理的碳納米管分別經(jīng)油相和水相相引入聚苯乙烯基體中,研究了碳納米管的引入相對(duì)聚苯乙烯泡沫材料泡孔結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,碳納米管從水相引入時(shí)可以很好的發(fā)揮pickering穩(wěn)定劑的作用,制得材料的泡孔孔徑小且均勻,在同樣負(fù)載量情況下,與碳納米管從油相引入材料相比,導(dǎo)電性提高近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。固定碳納米管的含量,進(jìn)一步探究了PEDOT:PSS對(duì)MWCNTs分散能力和MWCNTs/PS泡沫復(fù)合材料的影響。結(jié)果表明,PEDOT: PSS可在碳納米管表面形成包覆層,具有很好的碳納米管分散能力。同時(shí),材料的泡孔結(jié)構(gòu)隨PEDOT:PSS含量的的變化影響不大,但導(dǎo)電性卻與其含量密切相關(guān),最終在MWCNTs/PEDOT:PSS的質(zhì)量比為1：4時(shí)導(dǎo)電性達(dá)到最優(yōu)效果,說明,在此質(zhì)量比例下,兩種不同形狀填料間協(xié)同構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的效應(yīng)發(fā)揮到最佳水平。研究了不同填料負(fù)載量下聚苯乙烯泡沫材料的泡孔結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電性能和機(jī)械性能。通過不同形狀的導(dǎo)電填料和泡孔之間的協(xié)同作用構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),最終實(shí)現(xiàn)了低逾滲值(0.3wt%),高導(dǎo)電性材料的制備。并進(jìn)一步研究了泡孔結(jié)構(gòu)對(duì)聚苯乙烯多孔材料導(dǎo)電性能的影響,結(jié)果表明,在導(dǎo)電填料負(fù)載一定的情況下,孔徑較小且分布均勻、孔壁較薄、孔隙率較大的泡孔形貌更利于導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。
【關(guān)鍵詞】：碳納米管 納米復(fù)合材料 孔形貌 導(dǎo)電性 協(xié)同效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 符號(hào)說明13-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 導(dǎo)電高分子材料14
• 1.2 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料14-17
• 1.2.1 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的種類14-16
• 1.2.2 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用16-17
• 1.3 泡沫復(fù)合材料17-20
• 1.3.1 泡沫復(fù)合材料性能影響因素17-19
• 1.3.2 泡沫復(fù)合材料制備方法19-20
• 1.4 濃乳液模板法20-22
• 1.4.1 濃乳液概述20-21
• 1.4.2 濃乳液模板法制泡沫材料的制備方法21
• 1.4.3 濃乳液模板法制備泡沫多孔材料的影響因素21-22
• 1.5 碳系導(dǎo)電填料22-25
• 1.5.1 種類與性能23-24
• 1.5.2 改性方法24-25
• 1.6 本文研究內(nèi)容及意義25-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分28-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過程29
• 2.3.1 碳納米管的酸化29
• 2.3.2 濃乳液模板法制備聚苯乙烯基泡沫復(fù)合材料29
• 2.3.3 物理發(fā)泡劑發(fā)泡法制備聚苯乙烯基泡沫復(fù)合材料29
• 2.4 測試與表征29-32
• 2.4.1 結(jié)構(gòu)表征29-30
• 2.4.2 形貌表征30
• 2.4.3 導(dǎo)電性能表征30
• 2.4.4 機(jī)械性能表征30-32
• 第三章 結(jié)果與討論32-56
• 3.1 純聚苯乙烯基體泡孔結(jié)構(gòu)的研究32-36
• 3.1.1 分散相體積分?jǐn)?shù)的影響32-33
• 3.1.2 引發(fā)劑含量的影響33-34
• 3.1.3 乳化劑含量的影響34-35
• 3.1.4 交聯(lián)劑含量的影響35-36
• 3.2 碳納米管的改性研究36-37
• 3.3 納米填料從連續(xù)相引入對(duì)材料泡孔和導(dǎo)電性能的影響37-42
• 3.3.1 PEDOT：PSS的引入對(duì)材料的影響37-39
• 3.3.2 PEDOT：PSS/MWCNTs的引入對(duì)材料的影響39-42
• 3.4. 填料的引入相對(duì)材料的影響42-44
• 3.5 納米填料從分散相引入對(duì)材料泡孔和導(dǎo)電性能的影響44-50
• 3.5.1 PEDOT：PSS的引入對(duì)材料的影響44-48
• 3.5.2 PEDOT：PSS/MWCNTs的引入對(duì)材料的影響48-50
• 3.6 泡孔結(jié)構(gòu)對(duì)材料導(dǎo)電性能的影響50-54
• 3.7 復(fù)合材料的機(jī)械性能54-56
• 第四章 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 致謝64-66
• 研究成果及已發(fā)衰的學(xué)術(shù)論文66-68
• 作者和導(dǎo)師簡介68-69
• 附件69-70

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本文編號(hào)：720757