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采用无机纳米填料填充聚合物可有效改善高分子材料的加工及使用性能,其中碳系填料的加入可制备具有高性能的导电高分子复合材料。导电高分子复合材料的性能与其形态结构及导电填料的分散性密切相关。以部分相容聚合物共混材料作为基体,可通过改变加工条件及填料种类、含量使基体发生不同程度的相分离,合理调控导电高分子复合材料电学性能、加工性及力学性能,制备具有性能及加工性均衡的导电高分子复合材料。本课题以聚甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯-丙烯腈共聚物(PMMA/SAN)、苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚己内酯(SAN/PCL)部分相容共混材料为研究对象,采用炭黑(CB)、多壁碳纳米管(MWCNTs)、羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)三种碳系填料作为导电填料,通过熔融共混的方法制备了PMMA/SAN/MWCNTs、SAN/PCL/CB、SAN/PCL/MWCNTs、SAN/PCL/MWCNTs-OH复合材料。重点考察了碳系填料含量、种类以及加工温度对三元复合材料相行为、流变特性、力学性能、电学性能以及形态结构的影响,以形态结构为媒介,期望通过寻找三元复合材料特征流变参数与关键力学和电学参数的对应关系,运用流变学方法指导高分子复合材料配方设计和成型加工工艺优化。研究结果如下:(1)“第二平台”、Cole-Cole曲线末端上翘、Han曲线偏离主曲线、tanδ的特征峰和类凝胶法均可用来确定PMMA/SAN共混材料和PMMA/SAN/MWCNTs复合材料的相分离温度。PMMA/SAN共混材料的相分离温度随PMMA含量的增加而升高。MWCNTs的加入可有效降低复合材料的相分离温度。PMMA/SAN/MWCNTs复合材料表现出明显的凝胶化现象,其物理凝胶点为0.8wt%。凝胶点对应复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度均较高,且与复合材料的导电逾渗值接近,表明复合材料的力学性能、电学性能与流变特性具有一定的相关性。(2)随PCL含量增加,SAN/PCL共混材料的相分离温度降低。30 wt%的PCL能明显提高SAN的冲击韧性,且在相分离温度附近制备的共混材料拉伸强度和弯曲强度均较高。CB的加入不仅可有效降低SAN/PCL/CB复合材料的相分离温度,而且会使复合材料中分散相的尺寸减小。随CB含量增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度显著提高,而冲击强度有所降低。SAN/PCL/CB复合材料表现出明显的凝胶化现象,其物理凝胶点为6.5 wt%。SAN/PCL/CB复合材料表现出明显的导电逾渗行为,导电逾渗值为4.9 wt%,流变学方法得到的凝胶点位于导电逾渗区内,且和导电逾渗值较为接近。(3)MWCNTs和MWCNTs-OH的加入可诱导复合材料在更低的温度发生相分离。SAN/MWCNTs、SAN/PCL/MWCNTs、SAN/MWCNTs-OH、SAN/PCL/MWCNTs-OH复合材料的物理凝胶点分别为2.6 wt%、0.7 wt%、4.5 wt%、1.6wt%。表明具有相分离结构的三元复合材料更易形成凝胶网络结构,具有较大长径比的MWCNTs三元复合材料也更易形成凝胶网络结构。MWCNTs和MWCNTs-OH的加入均可有效提高三元复合材料的力学性能,MWCNTs-OH能和SAN和PCL发生较强相互作用,具有较好的增韧效果。SAN/MWCNTs、SAN/PCL/MWCNTs、SAN/MWCNTs-OH、SAN/PCL/MWCNTs-OH复合材料均表现出明显的导电逾渗行为。MWCNTs三元复合材料的导电逾渗值更低,表明相分离有利于导电网络的形成。