PVA/CB复合材料气敏性能研究

以聚乙烯醇为基体,以炭黑为导电性添加剂,通过共混法制得常温响应聚乙烯醇/炭黑(PVA/CB)气敏导电薄膜,研究了复合薄膜材料在乙醇蒸气中的室温气敏性能。研究结果表明,PVA/CB复合材料的气敏性能跟炭黑的分散性、含量、材料的厚度等因素有关。炭黑分散性越好,气敏性越好;炭黑含量存在一最佳值;材料厚度增加,阻碍气体的扩散导致气敏性降低。     

聚乙二醇接枝炭黑纳米导电复合材料气敏性研究

以聚乙二醇接枝炭黑(PEG—g—CB)为导电粒子，不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)为基体，制备了PEG／PEG—g—CB纳米导电高分子复合材料，并研究了其气敏性能。结果发现，该复合材料在PEG极性溶剂蒸汽中电阻响应快，而在非极性溶剂蒸气中电阻几乎不改变；PEG的晶相结构以及CB的接枝与否对响应重复性有很大影响。     

炭黑/水性聚氨酯复合材料的制备与气敏性能研究

在环境友好的水性聚氨酯（WPU）基体乳化前加入导电填料炭黑（CB），制备了CB／WPU气敏复合材料，并研究了其气敏响应和吸收行为。研究表明，CB／WPU复合材料对有机溶剂蒸气的吸收量与气敏响应度之间没有定量关系，气敏响应时间要比吸收平衡时间小得多，当吸收尚未达到平衡时，复合材料的电阻早已达到最大值。气敏响应度的大小与有机溶剂的溶度参数尤其极性分量有关，基体和溶剂的总溶度参数相差越小，气敏响应度越大。     

聚甲基丙烯酸甲酯／聚乙二醇／炭黑导电复合材料的制备与导电性能研究

采用原位聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯／聚乙二醇／炭黑（PMMA/PEG/CB）导电复合材料，研究了其导电性能及其对有机蒸气的电阻响应性能。结果表明，当MMA／PEG质量比为8／1时，原位聚合反应时间为20～30min，单体转化率可达94％以上；复合材料的导电性能显著增强，当CB质量分数为8．5％时，复合材料的电阻率为1．3Ω·cm；该复合材料在较大CB含量范围内对有机蒸气产生显著的电阻响应，对PMMA的良溶剂（如丙酮、乙酸乙酯、氯仿等）蒸气的电阻响应程度可达104，而对非溶剂甲醇蒸气的仅为140。     

聚甲基丙烯酸丁酯／炭黑导电复合材料在有机蒸气中的电阻响应

研究了由原位聚合法制备的聚甲基丙烯酸丁酯／炭黑（PBMA／CB）复合材料在有机溶剂蒸气中的电阻响应。结果表明，复合材料在有机溶剂蒸气中的电阻响应显著依赖于聚合物基体与有机溶剂的相容性，而且其电阻响应程度大小可以由聚合物摹体和有机溶剂之间的三维溶度参数差之和（△δ^2）来衡量；温度会显著影响复合材料在有机溶剂蒸气中的电阻响应时间，对电阻响应程度也有一定程度的影响，这一结果与聚合物基体的玻璃化转变温度有关；复合材料对有机蒸气的最大电阻响应程度随有机蒸气分压呈现指数级增长；自然老化会导致复合材料电阻响应程度的下降，但恢复性能显著提高，负蒸气系数效应（NVC）强度减弱。PBMA／CB复合材料可以作为气敏材料用于检测有机溶剂蒸气。     

PEG/Li~+聚合物电解质薄膜气敏性能研究

采用不同摩尔质量的聚乙二醇(PEG)与高氯酸锂盐混合制备电解质薄膜,将这种材料应用于气敏传感器领域作为一种新颖的气敏传感材料,研究了薄膜样品对于各种有机溶剂蒸气的电阻响应行为。结果表明,PEG/Li+电解质薄膜对非极性溶剂基本不响应,对极性溶剂具有明显的气敏响应行为,其中对于蒸气乙酸具有明显的响应选择性、快速的气敏响应行为和高的灵敏度,这主要归功于锂离子与聚乙二醇中的醚氧原子产生强烈的配位络合作用,从而使得溶剂分子与电解质薄膜相互作用产生不同的电阻气敏响应行为。     

CB/PLA与CB/RF/PLA导电高分子复合材料气敏性能对比

通过熔融共混法制备了炭黑(CB聚乳酸(PLA和CB/苎麻纤维(RFPLA导电高分子复合材料(CPCs。扫描电镜(SEM观察发现导电填料在CB/PLA中分散良好。通过预混合的方法,可以先使CB和PLA良好接触,随后的熔融加工过程中,CB/RF/PLA中CB粒子分布在RF附近,这种纤维搭接的CPCs逾渗值比CB/PLA更低。气敏测试对比研究发现,含RF的导电复合材料在不良溶剂中响应度高,重复性好;在良溶剂中,响应时间长,气敏稳定性好。为制备逾渗值低,气敏性能优良的可降解CPCs提供了新思路。     

PAM-g-PVA/MWCNTs导电复合材料的制备及表征

以硝酸铈胺-PVA为氧化还原引发体系,制备了丙烯酰胺接枝聚乙烯醇（PAM-g-PVA）聚合物,采用共混法,在接枝聚合物中掺杂多壁碳纳米管制备了PAM-g-PVA/MWCNTs气敏传感导电薄膜材料,研究了在不同饱和蒸气中的气敏响应性。结果表明,导电薄膜在乙酸乙酯、正丙醇饱和有机溶剂蒸气中显示负蒸气系数效应（NVC）,在丙酮和盐酸饱和蒸气中为正气系数效应（PVC）,但随着电阻的增加,导电薄膜在盐酸饱和蒸气中呈现负蒸气系数效应。     

聚氨酯/MWNTs-OH复合导电材料的制备及气敏响应性能研究

以羟基多壁碳纳米管(MWNTs-OH)作为导电载流子,以水解改性的端羟基聚丁二烯–丙烯腈共聚物(h-HTBN)作为软段,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)作为硬段,1,4-丁二醇(BDO)作为扩链剂,通过原位聚合方法制备了聚氨酯(PUR)/MWNTs-OH复合导电材料。通过傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对复合导电材料进行了结构表征,并采用分散稳定性实验证明了PUR对MWNTs-OH的包覆效果。将复合导电材料与电极片组装制作成传感元件,测试其对4种不同溶剂(苯、无水乙醚、丙酮和氯仿)的气敏响应性。结果表明,合成的PUR/MWNTs-OH复合导电材料对苯和氯仿等亲油性溶剂具有良好的气敏选择性和重复稳定性,这主要是由于PUR结构中存在微相分离现象,亲油性溶剂能够与软段形成非晶微区相互作用,破坏了MWNTs-OH导电粒子形成的路径,导致电阻升高,引起气敏响应。     

基于聚吡咯的复合材料气敏元件制作及其对甲醛响应性测试

本文以化学氧化法制备导电聚吡咯(PPy)后,再与功能性碳纳米管(F-CNTs)掺杂于聚氨酯中,制备系列PPy/F-CNTs复合材料,应用在自制电极片上制作成气敏元件。分别采用傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)、X-射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)对复合材料的进行表征,判断其该条件下聚吡咯的导电性能,择优系列气敏元件应用于甲醛气体的响应性测试。结果表明:0.06g F-CNTs/PPy 0.35g复合制备气敏元件,对不同浓度的甲醛溶液在其饱和蒸气压下的测得电阻,得出体积比(V_(甲醛浓):V_水)为1∶2的甲醛溶液气敏元件体现更好的响应性,响应度可达到87.5%。     

Conducting property of carbon black filled poly(ethylene glycol)/poly(methyl methacrylate) composites as gas‐sensing materials

To reveal the role of crystalline polymers in carbon black (CB) filled amorphous polymer composites and improve the mechanical properties of composite films, CB/poly(ethylene glycol) (PEG)/poly(methyl methacrylate) (PMMA) composites were synthesized by polymerization filling in this work. The electrical conductive property and response to organic solvent vapors of the composites were investigated. The composites, characterized by a relatively low percolation threshold (～ 2.1 wt %), had lower resistivity than CB/PMMA composites prepared with the same method because of the different dispersion status of CB particles in the matrix polymer. The concentration and molecular weight of PEG notably influenced the electrical response of the composites against organic vapors. The drastic increase in the electrical resistance of the composites in various organic vapors could be attributed mainly to the swelling of the amorphous polymer matrix in the solvent but not to that of the crystalline polymer. These findings could help us to understand the conductive mechanism and electrical response mechanism of the composites as promising gas‐sensing materials. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2008     

Gas sensitivity of carbon black/waterborne polyurethane composites

The synthesis of conductive composites consisting of waterborne polyurethane (WPU) and carbon black (CB) is reported. Besides the low percolation threshold (0.7-0.95 wt%), the composites are quite sensitive to organic solvent vapors regardless of their polarities as characterized by the drastic changes in conductivity. In the case of polar solvents, negative and positive vapor coefficient phenomena of the composites were successively observed with a rise in CB content. It was found that different mechanisms are responsible for the broad applicability of the composites as candidates for gas sensing materials owing to the different interactions among the matrix polymer, the filler particles and the solvent molecules.     

聚酰亚胺/聚苯胺/炭黑抗静电复合薄膜的制备与表征

采用原位复合的方法制备抗静电聚酰亚胺(PI)复合薄膜,以导电炭黑（CB）和聚苯胺（PANI）作为导电改性剂,研究了不同配比下CB与PANI对复合薄膜电性能的影响,通过扫描电子显微镜观察其形貌,同时对材料的热稳定性和力学性能进行分析。结果表明,混合填料填充的复合薄膜粒子间的分散性优于单独加入CB或PANI体系;当PANI和CB比为1∶2时表面电阻达到抗静电的要求且热稳定性最好。     

CB-g-WPU/WPU复合材料的制备与气敏响应性能

通过对导电填料炭黑（CB）进行官能化，在CB表面引入羧基官能团，利用CB表面的羧基等活性官能团与端异氰酸酯基聚氨酯预聚物反应得炭黑接枝水性聚氨酯（CB-g-WPU），采用乳液共混法制备得CB—g-WPU／WPU气敏导电复合材料，并对CB—g-WPU／WPU复合材料的气敏响应行为进行了研究。X射线光电能谱（XPS）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）等分析结果表明聚氨酯接枝到了炭黑表面；SEM分析表明，炭黑经过接枝改性后均匀分散在基体WPU中。该法制备的CB—g-WPU／WPU复合材料逾渗值低、气敏响应度大、响应范围广，是一种综合性能优异的气敏导电复合材料。     

超声波湿法混炼炭黑/天然橡胶复合材料的性能研究

利用超声波的乳化均质作用,将经水湿润的炭黑与稀释的天然胶乳混合均匀,然后采用蒸发成膜法和胶凝成膜法制备胶膜(炭黑/天然橡胶复合材料),探究制膜方法及超声波处理时间和功率对胶膜性能的影响。结果表明:蒸发成膜法成膜时间过长,打开的炭黑二次结构重新团聚,胶膜中炭黑分散性差,胶膜的拉伸强度较小,而胶凝成膜法稳定性更高,胶膜中炭黑分散性好;超声波处理时间为90 s、功率为840~960 W时,超声波的乳化均质效果最好,炭黑二次结构打开程度更高,此时采用胶凝成膜法制备胶膜,成膜速度快,炭黑来不及团聚,胶膜中炭黑分散性较好和结合橡胶较多,胶膜的拉伸强度较大。     

纳米石墨片/炭黑/氯醋树脂复合导电膜的制备及性能研究

以氯醋树脂P(VC-Co-VAc)为基体,采用原位还原萃取分散技术制备了纳米石墨片复合导电膜,通过与炭黑填料的对比,考察了导电填料的几何形状以及两相导电填料之间的协同作用对复合膜导电性能的影响.结果表明:纳米石墨片在基体中分散良好,其复合膜的导电性能明显优于炭黑导电膜;当纳米石墨片和炭黑的体积比为4:6时,二者的协同作用最佳,其导电性明显优于相同含量下的单相填料复合导电膜.     

Improved stability of volume resistivity in carbon black/ethylene-vinyl acetate copolymer composites by employing multi-walled carbon nanotubes as second filler

Semiconductive polymer shielding layers of power cable require stable volume resistivity to protect the insulation layer from stress enhancements when carbon black (CB)/polymer composite undergoes thermal cycles. For the CB-filled polymer composites, CB would often re-aggregate when temperature is close to the melting point of polymer matrix, so that the conductive network would be destroyed. Re-distribution of CB and re-formation of conductive CB network under thermal cycles might be the main reason for the instability of volume resistivity. In this work, the re-aggregation of CB in the CB/polymer composites was disclosed. Besides, a small amount of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) was employed as cofiller with CB to improve the stability of volume resistivity of the polymer composites under thermal cycles. The total weight fraction of conductive fillers (CB or CB cofilled with MWNTs) was set as 35 wt%. Compared with the polymer composites loaded with CB solely, the volume resistivity of the composites filled with CB-MWNTs was much more stable with changing temperature. This can be attributed to the enhancement of conductive networks when the MWNTs are employed as second conductive filler.