高韌性和導(dǎo)電高密度聚乙烯納米復(fù)合材料.pdf

1、近年來(lái)，碳納米管因?yàn)槠洫?dú)特的結(jié)構(gòu)成為了研究熱點(diǎn)。憑借其一維管狀結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的電學(xué)性能，碳納米管在較低填充時(shí)就能極大地提高絕緣聚合物的電導(dǎo)率，使其成為制備導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的理想填料。但是將碳納米管填充入聚合物基體制備得到的導(dǎo)電復(fù)合材料會(huì)存在斷裂韌性低的缺點(diǎn)。因此如何制備優(yōu)異的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能（特別是斷裂韌性）的導(dǎo)電復(fù)合材料成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。目前常用的塑料增韌劑主要是橡膠或者彈性體，雖然能夠取得優(yōu)異的增韌效果，但是同時(shí)也降低了材料的拉伸

2、強(qiáng)度與彈性模量。
　　 本文使用碳納米管作為導(dǎo)電填料填充高密度聚乙烯，并通過(guò)填充納米碳酸鈣提高了材料的斷裂韌性與彈性模量。其中，納米碳酸鈣還起到了無(wú)機(jī)固體顆粒的體積排除效應(yīng)，在保證材料高導(dǎo)電性的前提下將碳納米管的含量降到最低。為了提高納米碳酸鈣在高密度聚乙烯基體中的分散性以及對(duì)材料的增韌效果，我們選用了經(jīng)過(guò)硬脂酸處理的納米活性碳酸鈣并使用偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣進(jìn)行了表面處理。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1、對(duì)納米碳酸鈣使用了不同含

3、量的偶聯(lián)劑處理，制備了高密度聚乙烯/碳酸鈣兩相復(fù)合材料，并討論了偶聯(lián)劑用量和碳酸鈣填充量對(duì)材料沖擊強(qiáng)度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在碳酸鈣中偶聯(lián)劑含量為3wt％、碳酸鈣填充量為30wt％時(shí)復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度最高，約為基體沖擊強(qiáng)度的2.9倍。
　　 2、制備了不同碳納米管含量的高密度聚乙烯/碳納米管兩相復(fù)合材料。通過(guò)SEM表明，盡管有團(tuán)聚現(xiàn)象的存在，大部分碳納米管在基體中均勻分散，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出碳納米管的逾滲閾值為2.5wt％。在碳納米管含

4、量處在2wt％到4wt％之間時(shí)，材料的電導(dǎo)率提高最多，達(dá)到10個(gè)數(shù)量級(jí)。碳納米管的加入極大的降低了材料的斷裂韌韌性以及斷裂伸長(zhǎng)率，當(dāng)碳納米管填充量為6wt％時(shí)，兩相復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率相比基體分別下降了34％和40％，但是材料的電導(dǎo)率提高了15個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　 3、固定碳酸鈣含量為30wt％，制備了高密度聚乙烯/碳酸鈣/碳納米管三相復(fù)合材料。結(jié)果表明，碳納米管分散在碳酸鈣顆粒之間的基體層中，無(wú)機(jī)固體顆粒碳酸鈣的確起到了

5、體積排除的作用。在任何碳納米管含量下，三相復(fù)合材料的電導(dǎo)率都要高于單獨(dú)填充碳納米管的兩相復(fù)合材料，并在碳納米管含量為3wt％提升最多，達(dá)到了5個(gè)數(shù)量級(jí)。填充了30wt％碳酸鈣后，復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值降低到了1.5wt％。為了研究碳酸鈣含量對(duì)材料電導(dǎo)率和沖擊強(qiáng)度的影響，我們固定碳納米管含量為3wt％制備了不同碳酸鈣填充量的三相復(fù)合材料，結(jié)果顯示材料的電導(dǎo)率隨著碳酸鈣含量的增加而持續(xù)提高;但是當(dāng)碳酸鈣填充含量為30wt％時(shí)，復(fù)合材料的沖擊