导电炭黑在聚丙烯/极性聚合物体系中的选择性分散及其对导电性能的影响

以聚丙烯(PP)和极性聚合物的共混物为基体材料,以导电炭黑为填料,通过熔融共混制备导电复合材料。探讨了导电炭黑在两相基体中的分散情况以及双基体各组分比例对复合体系结构形态和导电性能的影响。SEM测试结果表明:炭黑粒子选择性地分散在极性乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)树脂或尼龙6(PA6)中。EAA相在PP基体中呈棒状伸长结构,且随着EAA树脂含量的增大,在PP基体中形成更多更为连续的棒状伸长结构,使体积电阻率迅速下降。当在体系中加入PA6,mPP/mPA6=80/20时,PA6在PP基体中形成相互连接的纤维状分散结构,显著降低了复合体系的体积电阻率。电性能测试结果表明:材料在相同导电炭黑含量下的体积电阻率相对单基体体系可降低3~7个数量级。     

不同粒径炭黑混合对复合型导电材料PTC性能的影响

研究了炭黑分散效果对具有PTC效应的高密度聚乙烯／炭黑导电复合材料性能的影响。实验结果表明，由不同粒度和比表面积的两种炭黑混合后填充的复合材料同由导电性能较好的乙炔炭黑填充复合材料比较，前者具有较低的渗滤阀值、较高的临界温度、优良的PTC特性以及电阻稳定性好的特点．     

PVDF-HDPE双相PTC材料的制备、结构与性能

分别以聚偏氟乙烯（PVDF）、高密度聚乙烯（HDPE）为基体,炭黑（CB）为导电填料,采用两步熔融混合法,制备了PVDF-HDPE/CB导电复合材料。通过差示扫描量热（DSC）、溶剂抽提、扫描电子显微镜（SEM）等方法表征了复合材料的结构,采用电阻测试仪等仪器测试了复合材料的性能。研究了PVDF与HDPE体积比与复合材料结构的关系,以及对复合材料导电性、正温度系数（PTC）特性、耐电压性能的影响。结果表明,复合材料具有双相PTC材料结构,在复合材料中,HDPE易形成连续相,少量添加即可显著提高以PVDF为基体的PTC材料的导电性和耐电压性能。     

PE/CB复合材料的辐照效应

研究了两种炭黑(CB)对PE的影响及PTC功能材料挤出后的特性，发现挤出后粒子和聚合物取向对材料电性能都有较大影响。经γ射线辐照后HDPE／CB功能复合材料稳定性大为提高，初步探讨了辐射对PTC功能材料稳定性的影响。结合辐射交联等方法提高材料的稳定性。用扫描电镜(SEM)观测了一系列PE／CB的形态、CB的分布、链段的分子运动，并结合Fisher的toy model对PE／CB机制做了较系统的解释。     

超声协助引发自由基聚合制备聚合物包覆炭黑及其在环氧树脂中的性能表征

在超声和引发剂的共同作用下,采用乳液聚合法引发单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)在炭黑表面原位包覆聚合,常温下1 h内即实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的包覆,并对其表面化学组成和分散状态进行表征。结果表明:改性后炭黑表面PMMA的包覆率为5.7%,O、C原子的物质的量之比由改性前的4.2%增加至改性后的7.5%;在超声破碎作用下,炭黑的平均粒径大大减小,在溶剂中的分散稳定性显著提高。将炭黑与环氧树脂复合并表征其性能,结果表明:与未改性炭黑相比,改性后的炭黑在环氧树脂中的团聚倾向减弱,甚至当添加10 phr(phr:每100 g树脂添加1 g)改性炭黑时团聚现象仍不严重;此外,改性炭黑/环氧树脂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都有所提高。     

固相原位接枝炭黑的制备及其在涂料中的应用

采用固相原位接枝反应方法将炭黑(CB)与有机小分子在Haake转矩流变仪中进行接枝反应,制得接枝炭黑(GCB)。通过原子力显微镜(AFM)观察发现该接枝炭黑呈单分散分布,粒径为30 nm左右。将接枝炭黑制得涂料并考察其对涂料性能的影响,结果表明:与用未接枝炭黑制得的涂料相比,接枝炭黑制得的涂料在光泽度、附着力等方面均有较大提高。同时,扫描电子显微镜(SEM)也观察到接枝炭黑在涂料中均匀分散,且达到纳米级。     

PEG／PED-g-CB化学敏电阻材料的制备及其气敏性能的研究

以不同分子量聚乙二醇(PEG)为基体，PEG接枝改性的炉法炭黑(PEG-g-CB)为导电裁流子，采用溶液分散工艺制得一种新鞭的气敏传感器材料。研究了PEG分子量对接枝率及对各种溶剂蒸气的响应性、响应灵敏度的影响；用透射电子显微镜(TEM)和紫外—可见分光光度计考察了两种炭黑粒子分散行为、袁面特性差异及其对响应重复性、稳定性的影响。结果表明，PEG／PEG-g-CB复合材料化学敏电阻体对其良溶剂蒸气如THF、氯仿、丙酮具有很强的响应性，其电阻值可提高到初始电阻的10^4～10^6倍。将这种材料再放入干燥空气中时，电阻又恢复到初始值；而对其不良溶剂如正己烷、甲苯几乎不响应。随PEG分子量的提高，响应灵敏度下降；响应的重复稳定性受炭黑粒子分散行为的影响，从聚合物溶胀行为及逾渗导电理论解释了实验结果。     

聚合物分散液晶PMMA-5CB的制备及电光性能

以聚合引发相分离的方法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基聚合物分散液晶(PDLC)。通过差示量热扫描仪（DSC）、偏光显微镜（POM）对不同液晶5CB(4-氰基-4′-戊基联苯)含量的PDLC热力学行为和液晶分散状态进行了表征。在电压为0～30 V、波长为633 nm处,用紫外可见分光光度计（UV-Vis）对PDLC的电光性能进行了研究。结果表明当w（5CB）达到20%以上时,PDLC发生相分离现象;当w（5CB）=30%时,液晶的分散状态最佳,电光效应最强。     

聚氯乙烯增塑糊流变行为研究——Ⅲ、稀释剂和分散剂的影响

以石油溶剂为稀释剂,4-甲基-2-戊酮(Ⅰ)和2-乙氧基乙醇(Ⅱ)为分散剂,研究了不同PVC树脂增塑糊的粘度特征。结果表明,由于PVC是极性聚合物,分散剂的分散效果主要决定于它的极性,Ⅰ的分散效果优于Ⅱ。若PVC含有聚氧乙烯基型表面活性剂,其糊用PVC树脂颗粒能较好地分散。     

两种碳材料混合填充聚合物复合材料的导电特性及渗流阈值的计算模型

介绍了用碳纳米管与炭黑（或石墨）混合填充的聚合物复合材料的导电特性;阐述了混合填充聚合物体系的导电机理;介绍了基于线性混合规则和已占体积理论的渗流阈值的计算模型;分析了模型计算值与实验值的差异。利用已占体积理论,重新推导了混合填充体系渗流阈值的计算公式,并与文献公式做了比较。新公式表明：混合填充聚合物复合材料的渗流阈值是两种组分单独填充时的渗流阈值的加权平均值;碳纳米管和炭黑颗粒在混合填充体系中的排列方式与两者单独填充时的排列方式不同,导致文献公式的计算值与实验值存在差异。对此提出了“移走长度等量代换”的思路,并在此思路下导出了一种混合填充聚合物复合材料渗流阈值的计算模型,模型的计算值与实验值可以较好吻合。     

交流阻抗谱在聚乙烯/碳黑导电复合材料导电机理研究中的应用

用交流阻抗谱论证了聚乙烯/碳黑(PE/CB)导电复合材料的网络导电机理,分析了热处理过程对复合材料电性能的影响。通过在不同频率和低电压下测定热处理前后及不同长度的导电复合材料样品的导电能力(A)、导电方式(B)和电阻值(Ra Rc),证明了材料内部存在着直通碳链、小间隙的碳链和大间隙的碳链,呈现三维网络导电结构。     

LDPE／CPE／炭黑三相复合导电体系的电学性能

研究了ＬＤＰＥ／ＣＰＥ／炭黑三相复合导电体系的导性能和电流－电压特性。实验结果表明复合体系具有明显的导电渗滤效应，在共混比ＬＤＰＥ／ＣＰＥ＞５０／５０时，导电性能随ＣＰＥ含量增加而显著提高，这主要是由于炭黑粒子在ＬＤＰＥ和ＣＰＥ两组分分中的分布不均匀性所致。     

含导电炭黑环氧树脂固化过程电测法

用电阻法测定了添加导电炭黑的环氧树脂固化过程。由于载流子是导电炭黑提供的电子,因而体系电阻率大大降低,测量方法得以简化,并使固化过程的测量可以一直进行,从而发现了环氧树脂固化过程存在着两个阶段:第一阶段,反映树脂粘度增加的电阻值上升;第二阶段,反映树脂密度增加的电阻值下降。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结构与导电性能:注塑工艺与膨胀石墨的影响

获得高性能碳纳米管（MWCNT）增强聚合物复合材料的关键在于控制碳纳米管在聚合物基体中的分布与取向。传统的注塑成型工艺下,碳纳米管容易发生取向,其表面电阻率远远大于模压成型时的电阻率。本文通过调整注塑工艺改变剪切场实现对碳纳米管在基体中分布与取向的控制。结果表明：在低熔体温度和高注射速度下,碳纳米管局部取向,导电性能下降;而在高熔体温度和低注射速度下,碳纳米管分散良好,导电网络优良,聚丙烯/碳纳米管（PP/MWCNT）注塑制品的导电性能得到有效提升,其表面电阻率下降了约5个数量级。加入膨胀石墨（EG）有增强导电网络的作用,使PP/MWCNT/EG复合材料的导电网络更为完善,其导电性能进一步提高,尤其在低熔体温度和高注射速度下最为明显;随着EG含量的增加,PP/MWCNT/EG的表面电阻率下降了3个数量级。     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80 mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(w_MPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6 GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0 GPa,缺口冲击强度为752.2 J/m。     

亲水性炭黑-天然橡胶纳米复合材料的制备及性能

利用原位球磨法制备了聚苯乙烯磺酸钠表面修饰炭黑,粒径分析和离心沉降实验结果表明,改性炭黑在水中具有十分优异的分散稳定性。利用该改性炭黑通过胶乳混合法成功制备了亲水性炭黑-天然橡胶纳米复合材料。采用万能电子拉力机、扫描电子显微镜、结合橡胶含量分析和动态热机械分析等多种手段对该复合材料进行了测试和研究。结果表明,与未改性炭黑相比,改性炭黑在橡胶基体中的分散性明显改善,与基体的相互作用显著增强,材料的力学性能大幅提高,填料网络化程度明显减弱。