聚醚醚酮/碳纳米管复合材料的制备及其导电性的研究

摘要

通过PEEK/CNT共混悬浮液的蒸发，均匀混合了CNT和PEEK粉末，然后将共混粉末热压制备PEEK/CNT复合材料。成功地利用CNT改性PEEK基体的导电性，并研究影响其导电性的因素。复合材料系统的逾渗阈值约为3wt.％，该值小于熔融共混所制备的CNT/聚合物复合材料系统。其原因在于该法制备的复合材料中CNT无法进入PEEK粉末颗粒内部，从而形成了已占体积，减小了CNT出现逾渗时其所应占的空间，即该系统符合已占体积理论的描述。添加5wt.％的CNT后电阻率由＞1015Ω·cm降低到104.7Ω·cm。 该实验中CNT的分散是依靠超声处理和分散剂SDS的分散作用取得的。在低功率超声条件下，少量的SDS存在有利于PEEK/CNT复合材料电导率的提高。然而高功率超声条件下，SDS的加入反而降低复合材料的电导率。这可能是由于CNT和PEEK粉末颗粒的共混是在动态条件下取得的，另外，TEM下CNT松散的分散状态说明该CNT的在高功率超声处理条件下的分散已经可以达到要求，过多的SDS反而使CNT或CNT簇之间距离增大，不利于复合材料电导率的提高。在实验超声处理时间范围内，复合材料的电导率随着超声处理时间的延长而增大也证明以上推理。随着PEEK粉末颗粒粒径的增大，由于PEEK粉末形状的可变性，已占体积增大，因此，PEEK/CNT复合材料的电导率提高。PEEK/CNT混合粉末和PEEK/CNT复合材料断面的SEM显微图显示了CNT在PEEK粉末表面和PEEK基体内的分散状态，有助于理解逾渗现象。最后我们基于复合材料的导电性提出了UC这一参数来评价CNT在PEEK基体内的分散均匀性。该复合材料系统由于逾渗阈值较大且CNT在PEEK粉末颗粒表面分散较均匀，因此其UC值(1/6)较小。 采用悬浮液共混蒸发法成功地制备了PEEK/CNT复合材料，但仍有必要作进一步的研究，例如复合材料的机械性能，复合材料中由于CNT的存在PEEK的结晶度的提高以及进一步的熔融共混实验。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：简写表

声明

第一章文献综述

1.1 PEEK及其复合材料

1.1.1特种工程塑料

1.1.2 PEEK概述

1.1.3 PEEK的应用

1.1.4 PEEK基复合材料

1.2 CNT简介

1.2.1 CNT的结构

1.2.2 CNT的制备

1.2.3 CNT性能及应用

1.2.4 CNT/聚合物(Polymer)复合材料

1.3 CNT的分散方法

1.3.1表面化学修饰

1.3.2分散剂分散

1.3.3超声分散

1.3.4机械分散

第二章CNT的表征

2.1 CNT的TGA/DTG/DSC表征

2.2 CNT的TEM表征

2.3结论

第三章CNT和PEEK的分散

3.1 CNT分散实验及表征

3.1.1 CNT分散实验

3.1.2 CNT分散的分光光度计表征

3.1.3 CNT分散的TEM表征

3.2 PEEK的分散

3.2.1 PEEK的分散实验

3.2.2 PEEK的分散实验结果与讨论

3.3总结

第四章PEEK/CNT复合材料的制备及其电导率

4.1 PEEK及其复合材料的成型

4.1.1塑料的模压成型概述

4.1.2 PEEK模压成型的一般工艺

4.1.3本实验中PEEK的模压工艺

4.2 PEEK/CNT复合材料的制备工艺

4.3 PEEK/CNT复合材料的导电性

4.3.1分散剂对导电性的影响

4.3.2超声处理时间对导电性的影响

4.3.3 PEEK粉末颗粒大小对导电性的影响

4.3.4 CNT添加量与电阻率的关系

4.4总结

第五章CNT/聚合物复合材料导电体系的评价

5.1前言

5.2 UC的提出

5.3不同CNT/聚合物体系的UC的分析

5.4结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢