【摘要】：聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料(Conductive Polymeric Composites，簡稱CPCs)具有電阻可調(diào)、加工性能良好、成本低廉等特點，在導(dǎo)電聚合物材料中占據(jù)主要地位。目前，復(fù)合型導(dǎo)電材料大多數(shù)都為均質(zhì)結(jié)構(gòu)，需要高的導(dǎo)電粒子填充量才能實現(xiàn)其導(dǎo)電性能的逾滲轉(zhuǎn)變，這不可避免地導(dǎo)致材料力學(xué)性能的大幅度下降。本課題將“梯度”的概念引入填充復(fù)合型聚合物導(dǎo)電材料中，將材料的“導(dǎo)電”性能和“梯度結(jié)構(gòu)”巧妙地結(jié)合起來，借助Stokes原理，運用溶液流延法制備了金屬填充型聚合物基梯度功能材料，很好地解決了力學(xué)性能和電學(xué)性能間的突出矛盾。 本論文以聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral，簡稱PVB)為溶質(zhì)，乙醇為溶劑，制備了不同濃度的溶液，并對該溶液的特性、填充粒子在溶液中的沉降行為，以及材料的梯度形成機制進行了研究。結(jié)果表明，粒子在PVB/乙醇溶液中的沉降速度受溶液濃度、溶劑揮發(fā)速率、粒徑、粒子與溶液的密度差等因素的影響；其沉降行為可以近似地用Stokes方程進行描述；實際沉降速度ν_m與理論沉降速度ν_t的關(guān)系式為：νm=A+Bν_t；理論推導(dǎo)表明，臨界粘度η_c可用下式計算：對于PVB/Cu/乙醇體系，梯度成型的臨界濃度C_c約為0.27。 借助于上述方法，本文分別以Cu、Ni等導(dǎo)電粒子為填料，制備了一系列PVB基導(dǎo)電梯度功能材料，考查了粒子含量及粒子形狀等因素對材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。材料橫斷面的掃描電鏡(SEM)照片和能譜(EDS)掃描證明，填料在材料橫斷面垂直方向上呈梯度分布，說明本方法能成功制備聚合物基梯度材料。電學(xué)性能研究結(jié)果表明，材料兩側(cè)在導(dǎo)電性能上有重大差別，富含樹脂一側(cè)的表面電阻率始終保持在10~16Ω左右的數(shù)量級，而富含導(dǎo)電粒子的一側(cè)的表面電阻率降為10~6Ω數(shù)量級左右，電性能的逾滲轉(zhuǎn)變發(fā)生在導(dǎo)電填料含量為3.0～4.5vol.%之間，而達到同等導(dǎo)電水平的均質(zhì)復(fù)合導(dǎo)電材料的逾滲值約在16vol.%左右。力學(xué)性能研究結(jié)果表明，材料的力學(xué)性能隨填料含量的增加下降幅度較小，與均質(zhì)導(dǎo)電復(fù)合材料隨導(dǎo)電填料含量增加而下降的現(xiàn)象有明顯區(qū)別。電磁屏蔽效能測試表明，所制備材料具有良好的電磁屏蔽效能，其屏蔽效能約在30-51dB。 研究結(jié)果表明，以Stokes法則為理論指導(dǎo)，運用溶液流延技術(shù)，一步成型梯度材料的方法，，是制備填充型聚合物基梯度功能材料的一條新途徑。用本方法制備的聚合物基導(dǎo)電梯度功能材料能有效兼顧材料的電性能和力學(xué)性能。
【圖文】：

1.2 梯度功能材料的產(chǎn)生與發(fā)展人類應(yīng)用功能梯度材料已有幾千年的歷史，但這種應(yīng)用并不是一種有意識2]。直到 1956 年，Goetzel 等應(yīng)用浸透法制作了金屬陶瓷復(fù)合材料，其中包括研究梯度功能材料的思想方法[1]；1972 年，Bever 和 Duwez[3,4]提出了使材料梯度變化的一些建議，由此形成了梯度材料這一概念，但并沒有以一種規(guī)范 1.1 FGM 的結(jié)構(gòu)和組分分布示意(□A 相物質(zhì)；■B 相物質(zhì))圖 1.2 FGM 的性能分布示意①組分 A 的物性 ②組分 B 的物

1.2 梯度功能材料的產(chǎn)生與發(fā)展人類應(yīng)用功能梯度材料已有幾千年的歷史，但這種應(yīng)用并不是一種有意識2]。直到 1956 年，Goetzel 等應(yīng)用浸透法制作了金屬陶瓷復(fù)合材料，其中包括研究梯度功能材料的思想方法[1]；1972 年，Bever 和 Duwez[3,4]提出了使材料梯度變化的一些建議，由此形成了梯度材料這一概念，但并沒有以一種規(guī)范 1.1 FGM 的結(jié)構(gòu)和組分分布示意(□A 相物質(zhì)；■B 相物質(zhì))圖 1.2 FGM 的性能分布示意①組分 A 的物性 ②組分 B 的物
【學(xué)位授予單位】：北京工商大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TB34;TB33

【參考文獻】

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4 潘玉s

本文編號：2584849