鎳包石墨復(fù)合粉末的制備及在導(dǎo)電硅橡膠中的應(yīng)用研究.pdf

1、鎳包石墨復(fù)合粉末,兼具鎳良好的導(dǎo)電性和石墨的潤(rùn)滑性,在電接觸材料、導(dǎo)電填料及電磁屏蔽材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。與金屬鎳粉相比,鎳包石墨復(fù)合粉末價(jià)格低廉,有利于其在導(dǎo)電硅橡膠中廣泛應(yīng)用。
　　 本文采用化學(xué)鍍鎳的方法在石墨粉表面鍍覆鎳層,研究了化學(xué)鍍工藝對(duì)鎳包石墨復(fù)合粉末表面形貌和性能的影響,探討了鎳鍍層在石墨表面沉積、生長(zhǎng)機(jī)理;并將此復(fù)合粉末用作導(dǎo)電填料制備了導(dǎo)電硅橡膠,研究了導(dǎo)電填料的種類(lèi)和含量對(duì)導(dǎo)電硅橡膠導(dǎo)電性能及力學(xué)性

2、能的影響。
　　 研究了石墨粉預(yù)處理工藝、鍍液組成及操作條件對(duì)鎳包石墨復(fù)合粉末表面形貌和粒度分布等的影響,并利用掃描電鏡對(duì)復(fù)合粉末表面形貌進(jìn)行分析,利用能譜儀對(duì)復(fù)合粉末的成分進(jìn)行能譜測(cè)試,通過(guò)粒度分析儀對(duì)復(fù)合粉末進(jìn)行粒徑測(cè)試。結(jié)果表明,活化液中氯化鈀質(zhì)量濃度為0.03g/L和0.1g/L時(shí),鎳顆粒細(xì)小,鍍層光滑平整;硫酸鎳和聯(lián)氨濃度的增加使鍍速增加,但鍍速過(guò)快導(dǎo)致鍍層粗糙,合適的硫酸鎳濃度為20g/L,聯(lián)氨體積分?jǐn)?shù)為2％;提高鍍

3、液溫度使反應(yīng)的能量增加,鎳顆粒沉積速度增加,對(duì)比鍍液溫度分別為60℃、65℃和70℃條件下化學(xué)鍍過(guò)程,當(dāng)溫度為65℃時(shí)鍍覆效果最好,石墨表面鎳鍍層整體效果比較均勻;pH值的增加可提高反應(yīng)速度,同時(shí)縮短誘導(dǎo)期,當(dāng)pH值為11.0時(shí)鍍速適中,誘導(dǎo)期為10min,鍍層光滑,包覆完整;采取中速攪拌(200～400r/min)時(shí)鎳包石墨復(fù)合粉末外觀為灰色。合適的化學(xué)鍍制備工藝為:鍍液中硫酸鎳質(zhì)量濃度20g/L,聯(lián)氨體積分?jǐn)?shù)2％,檸檬酸質(zhì)量濃度40

4、g/L,硫脲質(zhì)量濃度0.1g/L,pH值為11.0,溫度65℃,攪拌速度為中速攪拌(200～400r/min),此時(shí)化學(xué)鍍沉積速率適中,鎳鍍層在石墨表面分布均勻。
　　 通過(guò)對(duì)化學(xué)鍍過(guò)程中不同時(shí)間段下石墨表面形貌的分析,闡明了鎳在石墨上的沉積長(zhǎng)大機(jī)理。即鎳首先沉積在石墨表面上具有催化活化中心Pd的區(qū)域,形成島狀結(jié)構(gòu),然后在催化活化中心和鎳顆粒的自催化作用下,沿著島狀結(jié)構(gòu)不斷向外延伸生長(zhǎng),最終完整包覆石墨表面。鎳在石墨表面生長(zhǎng)的時(shí)

5、間主要為化學(xué)鍍過(guò)程的90～120min。
　　 采用上述化學(xué)鍍工藝制備鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20％、40％和60％的鎳包石墨復(fù)合粉末,將此三種復(fù)合粉末作為導(dǎo)電填料制備導(dǎo)電硅橡膠,并分別與以石墨、鎳為導(dǎo)電填料的導(dǎo)電硅橡膠結(jié)果對(duì)比,研究導(dǎo)電填料種類(lèi)及含量對(duì)導(dǎo)電硅橡膠導(dǎo)電性能及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,導(dǎo)電填料的添加可有效改善硅橡膠的導(dǎo)電性能。同等體積分?jǐn)?shù)下,填料對(duì)導(dǎo)電硅橡膠的導(dǎo)電性改善能力從小到大依次為:石墨＜20Ni/石墨＜Ni＜40N

6、i/石墨＜60Ni/石墨。隨著導(dǎo)電填料含量的增加導(dǎo)電硅橡膠的導(dǎo)電性能逐漸變好。當(dāng)60Ni/石墨復(fù)合粉末的體積分?jǐn)?shù)為20％時(shí),制備的導(dǎo)電硅橡膠體積電阻率為1.2×102Ω·cm。與類(lèi)球狀鎳粉相比,片狀鎳包石墨復(fù)合粉末與片狀粉末之間相互接觸的概率比類(lèi)球狀粉末之間的接觸概率更大,更易形成導(dǎo)電通路,從而提高導(dǎo)電性能。
　　 在導(dǎo)電填料體積分?jǐn)?shù)相同的條件下制備的導(dǎo)電硅橡膠的硬度和拉伸強(qiáng)度從小到大依次為:石墨＜鎳＜60Ni/石墨,扯斷伸長(zhǎng)率