含石墨烯及碳纳米管复合资料制备及PTC功用研讨

【摘要】：PTC是一种对环境温度十分灵敏的新式智能热敏资料,首要运用于集成电路的过流、过压、过热维护等。跟着电子产品越来越小型化、集成化,节能化及轻量化,要求PTC器材的尺度更小、室温电阻率更低、PTC强度更高。本论文选用具有二维结构的碳纳米管(CNTs)和一维结构的石墨烯(GNs)共填充高密度聚乙烯(HDPE),运用二者的协同效果,为制备柔性、小尺度、超低阻PTC器材供给新的技能途径和必要的运用基础性科学研讨根据。首要研讨内容如下:CNTs填充HDPE复合资料的制备及PTC功用研讨(CNTs/HDPE):以HDPE为基体,改性的CNTs为导电填料,选用熔融法制备正温度系数(PTC)复合资料。经过扫描电子显微镜(SEM)和热敏电阻(RT)曲线测验仪以及冲击试验机等,调查复合资料的微观描摹,研讨PTC效应随CNTs含量改变规则及对力学功用的影响。结果标明:CNTs在HDPE基体中分散性较好;当CNTs含量在9.0 vol%时,复合资料的室温电阻率为10~2Ω·㎝,PTC强度达4个数量级;HDPE基体中参加经过外表修饰过的CNTs后,复合资料的力学功用明显提高,当CNTs含量在8.0 vol%时,复合资料的冲击功用较纯HDPE提高了93%。GNs填充HDPE复合资料的制备及PTC功用研讨:以HDPE为基体,改性的GNs为导电填料,选用熔融法制备正温度系数(PTC)复合资料。经过扫描电子显微镜(SEM)和热重测验仪以及拉伸测验仪等,调查复合资料的微观描摹,研讨改性GNs含量对复合资料热安稳性的影响以及拉伸功用的影响。结果标明:当GNs体积分数为13.0 vol%,GNs片层堆积,阐明当GNs体积分数较高时,GNs在基体中易发作聚会;改性后的GNs参加HDPE,可以明显提高复合资料的PTC强度,增强耐电压功用;改性后的GNs参加HDPE后,与GNs改性前比较,复合资料的拉伸强度提高了11%;GN_S改性后,GNs外表增加了一些含氧基团,使GNs碳原子的六元环安稳结构遭到损坏,外表缺点增多,从而使复合资料的热安稳性下降。双填料(GNs和CNTs)填充HDPE复合资料的制备及PTC功用研讨:将导电填料(GNs和CNTs)的体积分数固定为9.0 vol%,研讨GNs含量改变对复合资料PTC效应的影响,经过扫描电镜调查GNs和CNTs在基体中的散布情况,经过拉伸测验仪、冲击试验机剖析GNs和CNTs含量改变对复合资料力学功用的影响。经过热重剖析仪剖析GNs和CNTs共填充HDPE复合资料的热安稳性巨细。结果标明,GNs/CNTs/HDPE复合资料在130℃邻近时,复合资料的电阻率发作急剧改变,发生PTC效应;在GNs/CNTs/HDPE复合资料中,当导电填料(GNs和CNTs)固定为9.0 vol%时,GNs含量在4.0 vol%时,复合资料PTC强度到达最高,为6.29,比CNTs独自填充HDPE(CNTs含量为9.0 vol%时的PTC强度为3.92)时高了60%;GNs和CNTs一维、二维结构的互补共填充HDPE,可以明显提高复合资料的PTC强度,GNs/CNTs/HDPE复合资料的PTC强度较CNTs/HDPE复合资料提高了约1倍;经过热重剖析仪对复合资料的热安稳性进行测验可知,双填料填充HDPE比CNTs独自填充HDPE的复合资料提前分解,双填料填充HDPE复合资料热安稳性低于CNTs独自填充HDPE复合资料的热安稳性;当复合资料的导电填料(GNs和CNTs)固定为9.0 vol%时,GNs含量为4.0 vol%时该复合资料的拉伸强度到达最佳,为30.71 MPa左右,较CNTs独自填充HDPE的拉伸强度(28MPa)提高了约10%,冲击强度提高了约52%。本文经过GNs和CNTs共填充HDPE,探求GNs和CNTs的一维、二维结构互补效果对PTC功用的影响,运用GNs和CNTs包含的丰厚而别致的物理现象,为制造超低阻PTC器材带来极大可能性,理论剖析标明其非同小可的导电性、导热性及柔韧性,将为PTC器材复合资料的超低阻化、杰出PTC效应另辟蹊径。

【学位颁发单位】：上海第二工业大学
【学位等级】：硕士
【学位颁发年份】：2018
【分类号】：TB34