皮克林乳液模板法制备功能性工程塑料母粒及其性能研究

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随着科技的进步与时代的发展,人们对于轻质的导电材料的需求日益增加。与金属相比,导电聚合物复合材料在耐腐蚀性、易加工性能等方面具有显著的优势,但采用传统加工方式生产的导电聚合物复合材料,通常需要添加大量导电填料才能由绝缘体转变为导体即渗流阈值较高。大量添加纳米导电填料不仅会提高生产成本,还会引起填料在聚合物基质中发生团聚,导致机械性降低。因此近年来,降低复合材料的渗流阈值成为导电复合材料领域研究人员关注的重点之一。本文提出了一种结合皮克林乳液模板法与母粒共混法的两步导电复合材料制备方法,分别采用炭黑(CB)和碳纳米管(CNT)作为导电填料,分散于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)中制备导电聚合物复合材料,并对所制得复合材料的结构及性能进行了表征、分析与讨论,主要研究内容及成果如下:1)将分散有炭黑的水相和溶有ABS塑料及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的油相以2:1的体积比采用均质的方式制备成皮克林乳液后,通过自然晾干得到母粒,再与ABS以不同质量比例熔融共混后制备成ABS/CB导电复合材料。复合材料的导电率随着CB添加量的提高而提高,当CB添加量为28.0 wt%时,复合材料的电导率可达7.12 S/m,其渗流阈值为4.00 wt%。在ABS中添加炭黑还会增强复合材料的拉伸强度和杨氏模量,材料的断裂伸长率有所降低。当添加量为28.0wt%时,拉伸强度为39.2 Mpa,较纯ABS提高了18.8%;杨氏模量为2129.2 Mpa,较纯ABS提高了107%。2)采用与CTAB相比具有可再生、无毒特点,且乳化能力更优的再生纤维素(RC)替代CTAB制备CNT/ABS复合材料。将分散有CNT与再生纤维素的水相与溶有ABS塑料的油相以2:1的体积比采用均质的方式制备成皮克林乳液后,通过自然晾干得到导电母粒,再与ABS以不同质量比例熔融共混后制备成ABS/CNT导电复合材料。复合材料的导电率随着碳纳米管添加量的提高而提高,当CNT添加量为5.6 wt%时,复合材料的电导率可达14.68 S/m,其渗流阈值低于上述炭黑/ABS复合材料,仅为0.73 wt%。在ABS中添加CNT会增强复合材料的拉伸强度和杨氏模量,但是会降低复合材料的断裂伸长率。当添加量为5.6 wt%时,拉伸强度为40.41 Mpa,较纯ABS提高了22.5%。;杨氏模量为1456.36 Mpa,较纯ABS提高了42.5%。。
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