超高分子量聚乙烯基導電復合材料的性能研究.pdf

1、導電高分子材料因其優(yōu)異的綜合性能成為了目前的一個研究熱點，一維的碳納米管和二維的石墨烯具有很好的導電性、機械性及其他性能，因此作為導電填料使用，具有較好的應用前景。本論文以多壁碳納米管(MWCNTs)及石墨烯(GNS)為填料，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)為基體，采用溶液共混及模壓工藝制備了單一和混合填充的具有隔離結(jié)構(gòu)的導電復合材料。
　　MWCNTs/UHMWPE復合材料和GNS/UHMWPE復合材料均具有明顯的導電滲流行為，

2、MWCNTs/UHMWPE復合材料的逾滲值為0.6wt％，GNS/UHMWPE復合材料的逾滲值為0.4wt％，表明了GNS比MWCNTs更容易搭接成導電網(wǎng)絡的特性。復合材料的阻溫特性研究表明，MWCNTs/UHMWPE復合材料具有正溫度系數(shù)(PTC)效應和負溫度系數(shù)(NTC)效應，PTC-NTC效應的轉(zhuǎn)變溫度在UHMWPE的熔點(137℃)附近，填料的含量并不影響TPTC-NTC。GNS/UHMWPE復合材料的電阻率隨溫度升高而降低，呈

3、現(xiàn)出NTC效應。導電填料含量、升溫速率、升降溫循環(huán)都是復合材料的PTC、NTC效應的重要影響因素，提高升溫速率可使復合材料的PTC強度減小，PTC、NTC強度的最大值發(fā)生在復合材料的滲流閾值附近，升降溫循環(huán)中復合材料的阻溫特性曲線不具有重復性，降溫后的復合材料導電性能變差，這是因為導電網(wǎng)絡隨溫度變化發(fā)生破壞引起的。
　　兩種填料共混填充的MWCNTs-GNS/UHMWPE復合材料中，當MWCNTs與GNS的含量比為3∶1，填料的總

4、含量為2wt％時，復合材料的電阻率為17.59Ω·m，在相同導電填料含量下，比其他兩種含量比的復合材料以及單一填料填充的復合材料的電阻率都低1～7個數(shù)量級。MWCNTs、GNS形成的導電通路相互協(xié)作，填料的含量比對復合材料導電網(wǎng)絡有明顯的影響。復合材料的阻溫特性曲線隨填料含量比而發(fā)生變化，當MWCNTs∶GNS為1∶1和3∶1時，電阻率隨溫度升高而升高，在降溫過程的電阻率都逐漸升高;經(jīng)過熱循環(huán)后的導電性能降低，此時復合材料中的隔離結(jié)構(gòu)更