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1、高性能導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的主要研究目標(biāo)為提高導(dǎo)電性,降低滲流閾值,及改善熱穩(wěn)定性。導(dǎo)電性本質(zhì)上是由導(dǎo)電填料在基體中構(gòu)筑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)及其隨外界條件的變化決定的,因此,設(shè)計(jì)有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是提高導(dǎo)電性的根本途徑之一。根據(jù)雙逾滲理論制備的多組分復(fù)合材料,其導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑與填料的選擇性分布及體系相形態(tài)密切相關(guān)。而熱不穩(wěn)定性是產(chǎn)生電阻負(fù)溫度系數(shù)效應(yīng)(NTC)、電學(xué)性能不穩(wěn)定、老化的原因,具體表現(xiàn)在兩方面:一是不相容基體導(dǎo)致相結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,相粗化;二是填
2、料-聚合物過(guò)剩的界面自由能引起熱不平衡,填料聚集。本論文試圖通過(guò)添加相容劑,改變加工工藝及共混順序來(lái)調(diào)控填料的選擇性分布和體系相形態(tài),改善導(dǎo)電性及熱穩(wěn)定性。重點(diǎn)關(guān)注界面張力,聚合物粘度,導(dǎo)電性能-流變行為同步測(cè)試。研究表明:就炭黑(CB)填充聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)不相容共混物而言,CB分布于PS相,具有最高電阻率,且熱處理下電阻率ρ及流變參數(shù)的變化幅度大、速度快,表現(xiàn)出最差的熱穩(wěn)定性。添加最優(yōu)含量的相容劑苯乙烯-丁二烯-苯乙烯
3、嵌段共聚物(5 vol%SBS)制備的CB/SBS/PP/PS電阻率較低,因?yàn)镾BS與CB的高親和性誘導(dǎo)CB分布于相界面,且SBS的增容作用能細(xì)化相區(qū),產(chǎn)生更精細(xì)的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。此外,SBS增容、增粘以及富集于界面處的CB均能減緩熱處理下的相粗化和CB聚集,提高熱穩(wěn)定性。就加工方式而言,直接共混法制備的CB/SBS/PP/PS,高粘的SBS阻礙CB遷入,導(dǎo)致界面處CB數(shù)量有限;母料共混法制備的(SBS/CB)/PP/PS,高粘的預(yù)混母料
4、(SBS/CB)限制CB遷出,導(dǎo)致界面處CB稠密,材料導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性更優(yōu)。就共混順序而言,(SBS/CB)/PS+PP中,母料與PP的高親和性誘導(dǎo)CB從PS向PP相遷移,但高粘的SBS阻礙CB遷移,導(dǎo)致少量CB分布于界面;(SBS/CB)/PP+PS中,母料無(wú)法提供遷移驅(qū)動(dòng)力,CB只分布在初始的PP相中。SBS的增容、增粘導(dǎo)致兩者相形態(tài)的連續(xù)性較差,材料導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性也較差。熱處理后,由三種共混順序制備體系的電阻、相結(jié)構(gòu)及CB分布趨
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