炭黑改性对CBHDPE复合材料导电性能的影响.pdf

浙江大学材料与化学工程学院

硕士学位论文

炭黑改性对CB/HDPE复合材料导电性能的影响

姓名：钱玉剑

申请学位级别：硕士

专业：材料科学与工程

指导教师：沈烈

20080501
摘要聚合物基导电复合材料的电性能不仅与聚合物基体的类型、结晶度等因素有关，还在很大程度上取决于导电填料的性能。本论文选择经过高温氧化处理的炭黑(o—CB)填充高密度聚乙烯((HDPE)为主要研究对象，通过对其阻温行为、电阻率弛豫行为和动态流变行为的系统研究，探索材料性能与改性炭黑问的关联。对o．CB／HDPE复合材料的阻温特性，进行了深入的研究。结果表明，o．CB填充含量为32叭％时，复合体系呈现渗流行为，与未经氧化处理的炭黑填充体系相比其渗流阈值基本上没有变化，但渗流区域明显变窄。同时发现，该复合体系的电阻稳定性、PTC强度都有所提高，负温度系数(NTC)效应明显减弱，且室温电阻率只比CB／HDPE体系高O．3个数量级，但比经过交联处理的体系低O．9个数量级。认为材料上述性能的变化是由高温氧化后炭黑表面结构变化所致。为了进一步研究o．CB对材料NTC效应的影响，考察了o．CB／HDPE体系的电阻率弛豫行为和动态流变行为。发现，填充o．CB提高了体系的弛豫时间，并且o．CB／HDPE体系的动态储能模量G’明显比CB／HDPE体系的小，认为是由于氧化后炭黑表面形成的孔洞和裂缝，提高了o．CB与HDPE的物理吸附作用，抑制了炭黑在高温下团聚而重新形成导电通路。关键词：炭黑改性，热循环稳定性，NTC效应，导电复合材料
ABSTRACTperfomanced”amic(o—CB)p01yethylene(HDPE)composites(CB)resistiVity—temperatllreresistiVitycompositesmatrix，butfiUedhigh-densityblackmodi6cationmatenals．conductiVitythresh01dsamesystemreproducibilityimproVed，theintensityroomtemperatureCB／HDPE，butbythematerialsmeunderstanddynamicTheperf．on：nanceofconductiVepolymericisrelatedonlykindsandalsobehaViorfiller．Inthisthesis，theelectricalrheologicalpropertiesoxidatiVecarbonwereinVestigated，inorderreVealtherelationshipbetweencharacteristico-CB／HDPEwasinVestigated．Resultsshowedthatconlpositesfilledwitho—CBhaVeperfectperc01ationaboutregionnarrowerthanCB／HDPE．ItrevealedNTCef．fectdecreased，thePTCenhancedo—CB／HDPEincreasedO．3comparedlowerO．9crosslinkedsaidchangedueoxidationCB．IndeeplyCBmodificationbehavior'therelaxationbehaviorsfor浙江大学硕上学位论文nottostructureaseVenII
KEYWoRDS：Carbonmodmcation，electricalreproducibili砚showedcompositesdynamicmodulusadso叩tioninteractionreagglomerationfonninVestigated．Resultsthatfilledwitho—CBhavelongerrelaXationtimeandthestorageG’lowerthanCB／HDPE，whichindicatesstrongphysicalbetweenpaniclesHDPEf．orfD]rIningofnewporesdecreasesconductingnetwo“(．blackNTCef．fect，ConductiVepolymer浙江大学硕士学位论文to
第一章绪论1．1前言1．1．1研究背景导电高分子材料一般分为两大类，一类是高分子材料本身具有导电性或经掺杂处理后才具有导电功能的材料，称为结构型导电高分子材料；另一类是以高分子材料为基体，但在加工成型阶段，通过添加炭黑(CB)、金属粉、金属氧化物等导电填料，经过分散复合的方式处理后形成的具有导电性的多相复合体系，称为复合型