水性聚氨酯聚苯胺导电复合材料的制备及性能研究.docx

水性聚氨酯聚苯胺导电复合材料的制备及性能研究
水性聚氨酯聚苯胺导电复合材料的制备及性能研究
摘要：本文研究了一种水性聚氨酯聚苯胺导电复合材料的制备过程，并对其导电性质进行了表征。结果显示，通过优化聚合反应条件和添加导电填料，得到的复合材料具有较高的导电性能和良好的力学性能。
关键词：水性聚氨酯；聚苯胺；导电复合材料；导电填料；力学性能
1.引言
导电材料在电子工业，化学传感器，能源储存等领域中有广泛应用。传统的导电材料，如金属、导电聚合物等，虽然具有良好的导电性能，但存在一些瑕疵，如不耐腐蚀、高成本等问题。近年来，研究人员开始注重开发新型的导电材料。
水性聚氨酯和聚苯胺都具有良好的物理化学性质，有很大的发展潜力。本文研究了一种水性聚氨酯聚苯胺导电复合材料的制备过程，并对其导电性质进行了表征。
2.实验部分
2.1实验材料
聚酯型水性聚氨酯、苯胺、过氧化苯甲酰、二甲基甲酰胺、氯化铁、硫酸铜、碳黑等。
2.2实验方法
2.2.1聚氨酯的制备
将聚酯型水性聚氨酯、二甲基甲酰胺、过氧化苯甲酰按照配比加入反应釜中，进行反应。反应温度控制在50℃，反应时间为8h，得到水性聚氨酯。
2.2.2聚苯胺的制备
苯胺加入到水性聚氨酯溶液中，边搅拌边滴加过氧化苯甲酰作为氧化剂，进行聚合反应。反应完毕后，用蒸馏水洗涤，去除未反应的物质，得到聚苯胺。
2.2.3导电复合材料的制备
将聚苯胺溶液加入到水性聚氨酯溶液中，加入碳黑作为导电填料，采用机械搅拌的方式将其混合均匀，在旋转蒸发器中除去水分，得到导电复合材料。将样品在真空下干燥后进行测试。
2.3测试方法
2.3.1导电性能测试
采用四针法测试样品的电阻率。
2.3.2力学性能测试
采用万能试验机进行拉伸测试，测试拉伸强度和伸长率。
3.结果和分析
3.1导电性能
在制备过程中，加入不同浓度的碳黑，分别得到了不同导电复合材料。浓度为1.5%时，样品的电阻率最低，为1.8Ω/cm，符合导电材料的标准。此后，如果将碳黑浓度提高到2.5%，样品仍有较好的导电性能，但较之于浓度为1.5%的结果却差一些。这说明，在制备导电复合材料的过程中，合适的导电填料含量对于导电性能至关重要。
3.2力学性能
将导电复合材料放在万能试验机上进行拉伸测试，结果显示该复合材料具有良好的力学性能。在拉伸强度方面，随着碳黑浓度的增加，样品的拉伸强度逐渐增加，达到最高值后反而下降。在伸长率方面，随着碳黑浓度的增加，样品的伸长率也逐渐下降，但依然保持在较高的水平。这说明，在制备导电复合材料的过程中，添加适量的导电填料可以提高材料的力学性能。
4.讨论和结论
通过实验可知，制备的水性聚氨酯聚苯胺导电复合材料具有良好的导电性能和力学性能。其中，导电填料的含量对于其导电性能有显著的影响。在后续的应用研究中，我们可以将该复合材料用于化学传感器、智能传输等领域。