导电聚乳酸复合材料外场响应行为研究

发布时间：2018-01-04 00:34

本文关键词：导电聚乳酸复合材料外场响应行为研究　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：聚合物基导电复合材料(CPCs)是由导电填料与聚合物基体复合制备而成,CPCs因对应力、温度、湿度、有机气体等外界刺激具有丰富的响应行为而受到研究者广泛关注。本论文对导电填料均匀分布的还原氧化石墨烯(RGO)/聚乳酸(PLA)纳米复合材料的应变敏感响应行为进行深入研究,并与碳纳米管(CNTs)/PLA纳米复合材料的敏感行为进行了对比。研究RGO/PLA复合材料的温度敏感响应行为。首先,采用超声分散后热压成型的方法制备了RGO/PLA和CNTs/PLA纳米复合材料。发现纳米导电粒子RGO和CNTs在PLA基体中分散均匀,且与PLA基体之间具有氢键相互作用,制备的RGO/PLA和CNTs/PLA纳米复合材料的逾渗值分别为0.11 wt%和0.80 wt%。通过对RGO/PLA和CNTs/PLA纳米复合材料的热性能进行对比研究发现,与CNTs/PLA纳米复合材料相比,纳米粒子RGO诱导PLA基体结晶的作用较弱。当纳米填料CNTs和RGO的含量都为0.8 wt%时,CNTs/PLA和RGO/PLA纳米复合材料的结晶度分别为49.82%和9.21%。其次,详细研究了不同维度导电填料所构成的导电网络的微观结构演变对复合材料力敏行为的影响。这里,RGO是二维片状结构,而CNTs是典型的一维管状结构,他们所构成的导电网络的微观结构亦明显不同。在10循环拉伸过程中,RGO/PLA导电复合材料的最大力敏响应度ΔR/R0(R0是试样的起始电阻,ΔR是试样电阻的实时变化量)和最小力敏响应度ΔR/R0值随着循环拉伸次数的增多而逐渐增大,这是由于RGO片间的滑移破坏了RGO导电网络。CNTs/PLA导电复合材料的最大力敏响应度ΔR/R0和最小力敏响应度ΔR/R0值却随着循环拉伸次数的增多而逐渐减小,这是因为CNTs在拉伸的过程中沿拉伸方向取向,并沿拉伸方向逐渐形成更好的CNTs导电网络。最后,研究发现RGO/PLA导电复合材料在20℃到200℃之间表现出有趣的负温度系数效应(NTC)。我们认为RGO/PLA导电复合材料对温度刺激响应机理与纳米RGO片自身的电阻变化和纳米RGO片表面的微观形貌变化有关。通过改变复合材料的恒温处理过程、复合材料的尺寸和导电填料的含量可调控RGO/PLA导电复合材料对温度刺激响应的重复性和稳定性。RGO/PLA复合材料可以检测出0.1℃的微小温度变化,且对温度变化的响应时间小于10s。本研究表明RGO/PLA导电复合材料可以用做高灵敏、快响应的柔性NTC温敏材料。
[Abstract]:Carbon nanotubes ( RGO / PLA ) and CNTs / PLA nanocomposites were studied in this paper . The results showed that RGO / PLA and CNTs / PLA nanocomposites were dispersed homogeneously in the matrix of PLA .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB332

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