纳米石墨/聚氨酯导电胶黏剂的制备与性能研究

摘要

本文从导电材料的发展趋势和经济方面的考虑,选用价格便宜且材料易得的纳米石墨作为导电填料与聚氨酯基体复合,研究和开发导电性能和力学性能优异且耐高温的纳米石墨/聚氨酯导电胶黏剂。
　　 本论文所研究的导电胶粘剂(Electroconductive Adhesive,ECA)由导电填料、基体材料、固化剂以及其它添加助剂组成。通过对市售可膨胀石墨进行高温膨化处理,得到膨胀石墨,再通过超声波震荡破碎处理,制得纳米石墨(nano-Graphite,NanoG);通过还原剂水合肼对纳米石墨进行还原处理,制得还原纳米石墨(Reduced nano-Graphite,RNG);通过氧化剂对纳米石墨进行氧化处理,制得氧化纳米石墨(Oxided nano-Graphite,ONG)。分别以上述三种改性石墨作为导电填料,以聚氨酯预聚体(PU)和聚氨酯与环氧树脂交联体系(PU/EP IPNs)作为基体材料,以三羟甲基丙烷作为固化剂,结合稀释剂等添加助剂,制备得到新型改性石墨/聚氨酯导电胶粘剂系列:NanoG/PUⅠECA、ONG/PUⅠ ECA、RNG/PUⅠ ECA、RNG/PUⅡ ECA、RNG/PUⅢ ECA、NanoG/PU/EP IPNs ECA。
　　 通过X-射线能谱仪(EDX)分析还原纳米石墨的表面氧元素含量和氧化纳米石墨的表面氧元素含量,探讨纳米石墨的肼还原方法和氧化工艺;通过扫描电子显微镜(SEM)观察改性石墨的微观形貌,探讨导电填料形态特征对导电胶粘剂主要应用性能的影响。通过标准型数字万用表(UT56)测算导电胶粘剂的体积电阻率ρv,得到导电性能参数—电导率(σ);通过电子万能力学测试仪(UTD)测试导电胶粘剂的拉伸剪切强度T;通过热重分析仪(TGA)测绘导电胶粘剂的TG和DTG曲线,得到热学性能参数—初始热降解温度(t0)和最大失重速率(Dm)。
　　 实验结果表明:纳米石墨/聚氨酯导电胶黏剂的导电性能、力学性能及热稳定性能均比纯聚氨酯基体优异。随着纳米石墨含量的增加,聚氨酯胶黏剂从绝缘体转变为导体,力学性能先增强后减弱,热稳定性增强。