炭黑/硅橡胶导电复合材料微观结构及其导电特性

对炭黑/硅橡胶导电复合材料的微观结构及导电特性进行了研究。以液体硅橡胶为绝缘基体、纳米导电炭黑颗粒为填充材料制作的复合材料具有优良的导电特性,通过实验测试获得了不同炭黑含量下复合材料的电阻率,当炭黑质量分数4%时,可获得较好的导电性。利用电子扫描系统对炭黑颗粒在硅橡胶基体中的微观结构分布进行了观察,观察发现纳米炭黑颗粒主要以"团聚体"及与之相连的"链条"结构两种形式存在,并不是均匀规则的。将"团聚体"与"链条"结构简化为可变形的"大颗粒",在此基础上建立了相应的导电模型。     

多壁碳纳米管增强炭黑/聚丙烯导电复合材料导电行为

为了充分利用不同导电粒子的导电作用,在炭黑(CB)/聚丙烯(PP)导电复合体系中引入了多壁碳纳米管(CNTs)。研究发现：引入的CNTs分散在CB粒子间起到“桥梁”作用,使体系的导电性能得到明显改善,并且CB∶CNTs为19∶1时其协同导电效果最好,该复合体系出现逾渗现象,对应的导电填料体积分数明显降低。在导电填料总体积分数为4.76%时,少量CNTs的引入就可使复合体系的体积电阻率从109Ω·cm下降到105Ω·cm;同时少量的CNTs能明显抑制炭黑/聚丙烯导电复合材料的正温度效应(PTC),使PTC强度从6.10降低到1.48,PTC转变峰温度从166℃升高到174℃。少量的 CNTs可以使PP的结晶温度提高12℃,对PP结晶的成核作用比CB更加明显。复合体系力学性能随导电填料体积分数增加而明显降低,但因为体积电阻率一定时CB-CNTs/PP体系所需导电填料体积分数较CB/PP体系明显降低,因此少量CNTs的引入能够使复合体系的力学性能得到更大程度的保持。     

无机填料对PVC/CPE/CB复合材料导电性能的影响

研究了具有不同粒子形态的无机填料(球形的纳米二氧化硅、片状的滑石粉和纤维状的玻璃纤维),以及不同粒径的碳酸钙(纳米碳酸钙、超细碳酸钙)对聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/导电炭黑(CB)复合材料导电性能的影响。电性能测试和扫描电镜形态结构分析结果表明,添加纤维状填料比球形和片状填料更有利于复合材料导电性能的保持;粒径较小的纳米碳酸钙对复合材料的导电性能影响较小。当炭黑含量为12phr时,添加15phr纳米碳酸钙后复合材料的电阻率仅为6.04×106Ω.cm。     

炭黑/聚氨酯泡沫导电复合材料的开发

制备了以聚氨酯软泡为基体的炭黑 /聚氨酯泡沫导电复合材料 ,研究了炭黑的用量及交联剂、扩链剂、偶联剂等助剂对复合材料电学及力学性能的影响。     

表面涂覆对PE／CB导电复合材料元件性能的影响

用环氧和有机硅树脂涂料对由聚乙烯／炭黑制备的正温度系数电路保护元件的表面处理及其工艺进行了研究。讨论了几种常见溶剂，固化剂，增塑剂对电路保护元件电阻的影响。     

固化剂对炭黑/环氧树脂导电复合材料阻温特性的影响

分别以2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI)和甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)为固化剂,低结构炭黑(F101CB)为导电填料,环氧树脂(E-54)为基体,采用超声分散溶液混合法制备了F101/E-54/2,4-EMI和F101/E-54/MeTHPA复合材料。通过电阻-温度特性测试和差示扫描量热(DSC)法分别对其电性能和玻璃化温度进行了表征与分析。结果表明,以2,4-EMI和MeTHPA为固化剂的F101/E-54复合材料都具有PTC效应,F101/E-54/2,4-EMI复合材料具有较大的室温电阻率和PTC转变温度,较小的PTC强度;101/E-54/2,4-EMI复合材料的玻璃化温度Tg为161.7℃,与其PTC转变温度160.4℃接近,F101/E-54/MeTHPA复合材料的玻璃化温度Tg为133.5℃,与其PTC转变温度134.1℃接近;多次热循环使F101/E-54复合材料的PTC稳定性得到改善,以2,4-EMI为固化剂的复合材料体系表现得尤为明显。     

纳米导电纤维与导电炭黑填充PVC复合材料的电性能研究

对纳米导电纤维(nano-F)及导电炭黑（HG－CB）填充PCV复合材料的电性能进行了研究,当nano-F和HG－CB的填充量分别为20,10份时,复合材料的电阻率急剧下降,其用量继续增加,材料电阻率变化不大。nano-F填充复合材料在20－120℃范围内电阻率基本不变,具有高的电阻稳定性,HG－CB填充复合材料在20－60℃范围内随温度升高阻率逐渐增大,之后随温度继续升高电阻率开始下降,nano-F填充复合材料的伏安特性在不同温度下为欧姆线性关系,而HGC－CB填充复合材料的伏安特性比较复杂。     

多级拉伸PP/PA1010/CB导电复合材料的结构与性能

利用自主设计的多级拉伸挤出设备,制备了含不同长径比的聚酰胺/炭黑（PA1010/CB）纤维的原位微纤聚丙烯/聚酰胺/炭黑（PP/PA1010/CB）导电复合材料,炭黑仅选择性分散在PA1010中,形成一种特殊的双逾渗现象。扫描电子显微镜观察、电学性能测试结果表明,随着分割叠加单元个数的增加,（PA1010＋CB）导电相...     

预制炭黑/尼龙6纤维网络在导电高分子复合材料中的逾渗行为

通过超声法将炭黑(CB)粒子固定在静电纺丝尼龙6(PA6)纤维膜表面,制备出一系列具有不同CB含量的CB/PA6导电纤维薄膜。利用热压成型法将制备的导电纤维膜与高密度聚乙烯(HDPE)粉末热压复合,制备出CB/PA6/HDPE导电高分子复合材料(CPC)。扫描电子显微镜图片显示,CB粒子均匀地锚固在PA6纤维表面,且CB/PA6导电纤维膜在HDPE基体中形成连续的导电网络结构。研究了材料的导电逾渗行为,发现CB/PA6/HDPE复合材料的逾渗值仅为2.5%,显著低于传统的CB/HDPE复合材料的逾渗值(8.5%)。同时,由于CB/PA6/HDPE复合材料具有特殊的预制CB/PA6导电纤维网络状结构,PA6电纺纤维膜的含量在复合材料体系中也呈现出有趣的逾渗行为。     

炭黑-丁腈橡胶涂层复合材料的导电性能

将导电炭黑与丁腈橡胶混合制备导电聚合物复合材料,这种材料的电阻率随温度的变化呈正温度系数（ Ｐ Ｔ Ｃ）效应。讨论了不同的掺入炭黑粒子浓度、混炼和硫化及成膜溶剂对室温电阻率及 Ｐ Ｔ Ｃ效应的影响。     

炭黑改性对炭黑/高密度聚乙烯体系电性能稳定性的影响

采用熔体共混法制备了炭黑（CB）/高密度聚乙烯（HDPE）导电复合材料。研究了硝酸氧化对CB/HDPE导电复合材料正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）效应和电性能稳定性的影响。结果表明,填充氧化炭黑（CB-O）提高了CB-O/HDPE体系的电性能稳定性和PTC强度,部分消除或降低了复合材料的NTC效应。而CB-O/HDPE体系的室温电阻率比CB/HDPE体系只增加了0.3个数量级,但比经过交联处理的CB/HDPE（CB/crosslinked-HDPE）体系降低了1个数量级。CB-O/HDPE复合材料性能的改善主要是由于CB经氧化后,表面羧基、羟基等极性基团含量增加,抑制了CB粒子高温时的自团聚作用,减弱了体系的NTC效应;同时CB表面微晶晶界处导电性较差区域的减少,提高了CB的导电性,,并且CB-O表面大量孔洞和裂缝的形成,增强了CB-O与HDPE的物理吸附作用,提高了复合材料的电性能稳定性。      

炭黑填充型导电复合材料的聚集体结构模型

分析了炭黑填充聚合物导电复合材料的非线性导电行为和机理,基于有效介质理论及以炭黑聚集体的等效球形单元为基本单元,建立了描述其非线性导电行为的聚集体结构模型。进而推导出复合体系导电率与炭黑体积分数之间的关系式及其逾渗阈值的计算式,克服了有效介质理论只能得到逾渗阈值为1/3而不能解释低于1/3的逾渗阈值的不足。应用这些表达式预测了导电复合体系的导电率和逾渗阈值,并与实验结果进行了比较,结果表明:预测值与实验结果有较好的一致性。     

天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究

采用乳液混合共沉得到天然橡胶(NR)/多壁碳纳米管(MWNTs)母胶,母胶依次与硅烷偶联剂、天然橡胶、炭黑(CB)、硫磺等混炼、硫化得到NR/CB/MWNTs复合材料。MWNTs分散在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中,SDBS吸附在MWNTs表面使MWNTs稳定分散在水中。MWNTs悬浮液与NR乳液混合后,MWNTs随NR一起絮凝沉淀。为提高MWNTs与NR基体的界面粘结,母胶与偶联剂混炼后再与其他组分混炼。分散在母胶中的MWNTs与各混炼组分充分混合使MWNTs均匀分布于NR/CB/MWNTs复合材料中。MWNTs的均匀分散、MWNTs与NR的界面粘结以及MWNTs与CB的协同增强效应使NR/CB/MWNTs复合材料获得较高的力学性能、动态储能模量、玻璃化转变温度、导电性和导热性。     

橡胶分子链接枝对导电炭黑/天然橡胶复合材料电磁性能的影响

采用乳液法制备了聚甲基丙烯酸甲酯接枝改性的天然橡胶(MNR),并通过机械共混法制备了其与导电炭黑(CCB)的复合材料,研究了橡胶分子链接枝改性对复合材料微观结构和电磁性能的影响。研究结果表明,与天然橡胶(NR)相比,CCB会在MNR中选择性偏聚,形成更完善的填料损耗网络,进而改善复合材料的电磁性能。复合材料电磁性能随着CCB含量的增加而增加,当CCB含量为30phr时,复合材料的电导率、介电损耗因子、反射损耗达到峰值,分别为0.75S/m、0.34、-22.38dB,依次为CCB/NR复合材料的2.18倍、1.48倍和2.15倍;基于微相分离,讨论了复合材料对电磁波的衰减机理。     

聚甲基丙烯酸丁酯/炭黑导电复合材料用于空气中有机蒸气检测

研究了聚甲基丙烯酸丁酯/炭黑(PBMA/CB)复合材料在空气中低浓度有机蒸气检测方面的应用.结果表明,在相同蒸气浓度时,复合材料对乙酸乙酯和甲苯蒸气的电阻响应灵敏度更高,这是因为复合材料对有机蒸气的气敏响应性能不仅与聚合物基体和有机溶剂间的相溶性有关,而且与有机蒸气分压有关.复合材料的电阻响应程度随有机蒸气分压的变化与Ⅲ型吸附曲线相似.另外,通过改变发黑的质量分数、测试温度等,可以有效地改善复合材料对空气中低浓度有机蒸气的电阻响应性能.     

CB/PBMA复合材料在有机蒸汽中的电阻响应与吸附行为

研究了炭黑/聚甲基丙烯酸丁酯(CB/PBMA)复合材料在有机蒸汽中的电阻响应和吸附行为。结果表明,在较大的有机蒸汽分压范围内(p/p°=0～0.16),CB/PBMA导电复合材料在丙酮和氯仿蒸汽中的电阻响应程度的对数与蒸汽分压之间存在良好的线性关系,而且该复合材料的电阻响应程度随有机蒸汽分压的变化曲线与其吸附等温线吻合,而与炭黑的吸附等温线差别较大。前者的吸附曲线符合Ⅲ型吸附,因为复合材料表面没有微孔只有大孔,而后者的吸附曲线是典型的Ⅱ型吸附,这是由于炭黑表面有丰富的微孔和中孔。