聚苯硫醚_碳纳米管复合材料的导电和力学性能.pdf

第25卷第8期高分子材料科学与工程Vol.25,No.8
2009年8月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGAug.2009

聚苯硫醚/碳纳米管复合材料的导电和力学性能

吴兰峰1,2,吴德峰1,2,张明1,2
(1.扬州大学化学化工学院;2.江苏省环境材料与环境工程重点实验室,江苏扬州225002)

摘要:采用熔融共混制备了聚苯硫醚/碳纳米管复合材料,考察了复合材料的形态、导电及力学性能。结果表明,碳纳米
管均匀分散于聚苯硫醚基体中,二者的界面结合紧密;少量碳纳米管的加入即可显著增加复合材料的导电性,其逾渗阀
值约为2phr～3phr;与聚苯硫醚相比,复合材料的拉伸及冲击强度全面提高,但由于碳纳米管的微观聚集与其应力传递
作用间相互矛盾,因此过多的碳纳米管对材料力学性能贡献不大,这也得到了动态力学性能测试的进一步证实。

关键词:聚苯硫醚;碳纳米管;复合材料;电性能;力学性能
中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:100027555(2009)0820036204

作为一种高性能的新型工程塑料,聚苯硫醚将不同质量份的CNTs与100质量份PPS基体
(PPS)因其优异的热稳定性、耐腐蚀性等特点而日益混合,在290℃置于Polylab型Hakke转矩流变仪
受到材料领域的重视。不过PPS冲击强度低,玻璃化(ThermoElectron公司,美国)中密炼8min,即得PPS/
转变温度不高,这限制了其应用领域的拓展。人们经CNTs复合材料,转子转速50r/min。将上述出料用
常采用提高分子量、与聚合物共混以及填充改性等方RR/TSMP2型射模式制样机(Ray2Ran有限公司,英
[1,2]
法来进一步提高PPS的综合性能。其中,填充改国)注射成型。注射机筒温310℃,模具温度100℃,
性由于实施简便而成为PPS改性最常用的方法。碳注射压力11MPa。
纳米管(CNTs)是近年来出现的一种新型纳米材料,它1.3测试与表征
是由单层或多层石墨片卷曲而成。其无缝纳米管状纤1.3.1微观形态表征:将复合材料样条在液氮中脆
维结构决定了它具有极高的拉伸强度、良好的导电和
断,断面喷金后,采用HITACHI2S24800型场发射扫描
导热性等。与其它改性聚合物的填充组分相比
,CNTs电子显微镜(FE2SEM,日立公司,日本)进行观测,加
可以在极低的填充量下赋予聚合物基体较好的增强改
速电压30kV。
性效果[3,4]。因此,本文采用熔融复合制备了高性能
1.3.2导电性能测试:复合材料的导电性能采用
的PPS/CNTs导电复合材料,并通过对材料导电和力
ZC36型高阻计(上海精密科学仪器有限公司)测试,复
学行为的研究,进一步探讨了CNTs复合体系的微观
合材料的体积电阻,每个组分取三个样,每个样取四个
结构与宏观性能的关系。
点,室温测量。
1实验部分1.3.3力学性能测试:按照GB1040-1992采用万能
1.1主要原料电子拉力机(WDW25型,华龙测试仪器厂,中国上海)
聚苯硫醚(PPS):四川德阳科技有限公司提供,熔室温下测试复合材料的拉伸强度;按GB/T1843-
点285℃;多壁碳纳米管(MWCNTs):由清华大学化工1996采用悬臂梁冲击实验机(明珠实验机械厂,中国
系提供,其团聚颗粒平均直径约300μm,比表面积200江都)室温下测试复合材料的冲击强度。
m3/g～300m3/g,外径约20nm～25nm。1.3.4动态力学性能测试:将6cm×1cm规格的试
1.2聚苯硫醚/碳纳米管(PPS/CNTs)复合材料的制样条型置于242C型动态热机械分析仪(DTMA,耐弛
备仪器制造公司,德国)中,采用三点弯模式,频率为1

收稿日期:2008206219
基金项目:江苏省青年科技创新人才启动项目(BK2007559)
通讯联系人:吴德峰,主要从事高分子共混与复合研究,E2mail:[e-mail]
第8期吴兰峰等:聚苯硫醚/碳纳米管复合材料的导电和力学性能37

Hz,以5℃/min从室温升至180℃,记录模量及相位纳米管其直径约为40nm～50nm,比纯碳纳米管的直
角随温度的变化。径(20nm～25nm)大了一倍左右,这说明在熔融共混
过程中碳纳米管被基体PPS所包覆,两相间存在较厚
结果与讨论
2的界面层,这有效地促进了碳纳米管在PPS基体中的
复合体系的微观形态
2.1PPS/CNTs进一步分散。显然,PPS与CNTs间具有良好的亲和
是复合材料的断面形貌不难
Fig.1PPS/CNTs,性,可以预期,一维纳米均匀分散的碳纳米管有利于复
发现碳纳米管均匀分布在PPS基体中,无明显的团聚合材料综合性能的提高。
现象。由Fig.1(b)可看出,分散