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碳纳米管/低密度聚乙烯/聚苯乙烯导电复合材料的制备及性能研究

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第一章文献综述

1.1碳纳米管的结构与性能

1.2碳纳米管的表面修饰

1.2.1化学修饰

1.2.2物理修饰

1.3碳纳米管/高分子导电复合材料的制备

1.3.1熔融混合法

1.3.2原位聚合法

1.3.3溶液混合法

1.4未来展望

1.5本课题研究的意义和内容

参考文献

第二章导电复合材料的制备及测试方法

2.1原材料

2.2导电复合材料的制备

2.3测试与表征

2.3.1导电性能测试

2.3.2复合材料的形态观察

2.3.3结晶性能测试

2.3.4动态流变测试

2.3.5动态机械性能测试

2.3.6力学性能测试

3.1复合材料的导电性能研究

3.1.1高分子导电复合材料的导电机理

3.1.2两相复合材料的导电性能

3.1.3多相复合材料的导电性能

3.2.1复合材料的光学显微镜观察

3.2.2复合材料的SEM分析

3.2.3影响MWNT在多相体系中分布的因素

3.3复合材料的PTC效应

3.3.1高分子导电复合材料的PTC效应的机理

3.3.2两相复合材料的PTC效应

3.3.3多相复合材料的PTC效应

3.4结论

参考文献

第四章MWNT/LDPE/PS复合材料的动态流变行为

4.1复合材料的动态流变行为

4.2流变渗滤与导电渗滤的关系

4.3 MWNT对LDPE/PS共混体系相分离的影响

4.4结论

参考文献

第五章MWNT/LDPE/PS复合材料的结晶行为

5.1复合材料的结晶与熔融行为

5.1.1 MWNT/LDPE的结晶与熔融行为

5.1.2MWNT/LDPE/PS的结晶与熔融行为

5.2复合材料的非等温结晶动力学研究

5.2.1降温速率对复合材料结晶行为的影响

5.2.2非等温结晶动力学分析

5.3 XRD分析

5.4结论

参考文献

第六章MWNT/LDPE/PS复合材料的力学性能

6.1复合材料的力学性能

6.1.1两相复合材料的物理机械性能

6.1.2多相复合材料的力学性能

6.2复合材料的动态力学性能

6.3结论

参考文献

第七章结论与展望

东华大学硕士研究生在学期间发表学术论文目录

致谢

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摘要

填充型导电高分子材料已广泛应用于电子、能源、化工、宇航等领域,被认为是最有发展前景的导电高分子材料之一。自从1991年Iijima发现碳纳米管以来,由于其所具有的电学、力学等性能,受到了广泛的关注,是材料领域最前沿的研究领域之一,碳纳米管/聚合物导电复合材料的研究取得了很大的进展。 本文以聚苯乙烯(PS)和低密度聚乙烯(LDPE)为基体,以多壁碳纳米管(MWNT)为导电填料,采用熔融共混加工技术,制备了一系列的导电复合材料,对复合材料的形态、结构与性能进行了系统的研究。主要开展了以下几个方面的研究工作: 1.对两相MWNT/PS和 MWNT/LDPE导电复合材料及三相MWNT/LDPE/PS复合材料的电学性能进行了研究。研究结果表明,三者均表现出很好的导电性能;但他们的导电渗滤行为有明显差别,两相体系的渗滤阈值分别为6wt%和8wt%的MWNT含量,当LDPE/PS的组成为50/50时,多相体系的渗滤阈值仅为4wt%。对复合材料的PTC效应的研究发现,多相复合材料的PTC效应与LDPE的变化有关,且与MWNT/LDPE的PTC行为类似。 2.使用光学显微镜和SEM对复合材料的形貌观察表明,MWNT选择性的分布于LDPE相中,且LDPE与PS在很大的组成范围内形成双连续相结构,从而有利于形成导电的“双重渗滤”,降低多相复合体系的渗滤阈值,改善材料的力学和可加工性能。 3.动态流变的研究表明,多相复合材料的复数粘度、损耗模量、储能模量都随MWNT含量的变化出现相同的变化趋势。在低频区,当MWNT含量低于3wt%时,复合材料的流变行为对频率有一定的依赖性,随MWNT含量的增大,高于3wt%后,复合材料的流变行为对频率不敏感,出现类固体行为;“第二平台”的出现表明,MWNT在材料中形成了网络结构。动态流变对相分离的研究表明,MWNT的加入,使得复合材料的相分离温度降低,复合材料的相分离趋势加强。 4.MWNT/LDPE/PS多相导电复合体系表现出不同的流变渗滤行为和导电渗滤行为,流变阈值3wt%,而导电阈值4wt%,这主要因为导电和流变出现渗滤阈值所要求的MWNT之间的间距有所不同。 5.对复合材料的结晶性能的研究表明,MWNT/LDPE和MWNT/LDPE/PS的结晶和熔融行为相似,一定程度上说明了MWNT选择性的分布于LDPE相中。MWNT的加入对于LDPE的晶型没有明显影响,但是结晶度降低,结晶速度变慢。 6.多相复合材料的力学性能随MWNT含量的增加而提高。

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