碳納米管填充PC復合材料結構與性能研究.pdf

1、本論文以多壁碳納米管（MWNTs）為導電填料，聚碳酸酯（PC）為基體，通過熔融共混和熱壓的方法制備了聚合物基導電復合材料。研究了填料含量、形態(tài)結構和表面化學成分對復合材料微觀結構和導電性能的影響，并利用動態(tài)滲流測量技術研究了MWNTs填充復合材料導電網絡形成的動力學過程。研究的重點是在電場作用下，碳納米管種類、表面性質對導電網絡形成的影響，并建立復合體系導電網絡形成的熱力學滲流模型。
　　 研究結果表明，MWNT、s-MWNT和

2、MWNT-COOH填充PC復合材料的室溫電性能都呈現明顯的滲流現象，滲流閾值分別為1.66vol％、3.58vol％和>3.48vol％，由于MWNT較大的長徑比導致了PC/MWNT體系的滲流閾值很低。利用經典滲流理論擬合室溫電阻率隨導電填料含量變化的曲線并用MATLAB軟件分析，結果表明經典滲流理論可以很好的模擬室溫電阻率和填料含量的關系曲線。
　　 在非電場條件下，利用動態(tài)滲流測試方法研究了PC熔體中碳納米管導電網絡形成的動

3、力學過程。結果表明，隨著熱處理溫度和導電填料含量的增加其滲流時間將逐漸減少。PC/MWNT、PC/MWNT-COOH和PC/s-MWNT體系形成導電網絡的活化能分別為116、123和98kJ/mol，其活化能值的大小與填料形態(tài)結構、填料與基體間相互作用力有關。此外，我們利用經典滲流理論和Zhang等的動力學聯(lián)合模型對等溫熱處理的動態(tài)滲流曲線擬合結果表明，聯(lián)合模型可以很好地模擬動態(tài)滲流過程中電阻率隨時間的變化曲線。
　　 通過研究

4、PC/s-MWNT和PC/s-MWNT-COOH體系在電場作用下的動態(tài)滲流現象，發(fā)現隨著電場強度的增加滲流時間急劇下降，這主要歸因于電場誘導碳納米管排列加速了碳納米管的團聚并形成導電網絡?；贏rrhenius方程、經典滲流理論和Zhang等的導電網絡形成動力學模型提出了新的預測聚合物零剪切粘度的模型。此外，對外加電場下LDPE/CB、LDPE/s-MWNT、PC/CB、PC/s-MWNT四種復合體系動態(tài)滲流現象進行比較，表明聚合物基導