聚乳酸导电复合材料的结构设计
本文关键词：聚乳酸导电复合材料的结构设计 出处：《扬州大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：聚合物复合材料(特别是纳米复合材料)具有向高性能和多功能材料发展的潜力,近年来备受研究者青睐。其中,导电高分子复合材料凭借其易于加工、可调节性好等优点,成为材料科学领域近些年来研究的热点。导电高分子复合材料之所以具有良好的导电性能,主要源于内部构架良好的导电网络结构。人们一般通过增加导电填料含量获得高导电性能的复合材料,可是这种方法易破坏材料的加工性能和力学性能。因此,研究的重点是选用某种合理的方法,既能减少导电填料的填充量又能控制导电网络结构的形成。本文采用熔融共混的方法制备了聚乳酸(PLA)导电复合材料,并通过形貌表征和导电性能测试等研究了不同导电网络结构的形态及导电行为,明确了影响PLA导电复合材料导电性能的因素；在此基础上,通过研究PLA导电复合体系的形态与加工工艺或本体性质之间的关系,最终实现高电导率高性能的目标。(1)采用熔融共混的方法制备了碳纳米管(CNT)与炭黑(CB)复配填充PLA复合材料,并探讨了CNT含量对PLA/CB复合材料电导率的影响。研究表明,复合材料的电导率随CNT含量的升高而增大,并且少量CNT的加入即可大幅提高复合材料的导电性能；拉伸和冲击测试结果表明,CNT增强PLA/CB复合材料较单独CNT或CB增强PLA复合材料具有更好的拉伸和冲击强度；此外,加工工艺对复合材料的导电性能也具有一定的影响；(2)为了揭示第三组分PCL的加入对复合材料导电网络结构的影响,制备了不同CF含量的PLA/CF/PCL复合材料。研究结果表明,PCL相移动焊接到CF表面,CF含量对PCL-CF网络结构影响很大,若CF含量较少将不足以形成网络结构。另外,CF表面形态也是影响复合材料的导电性能的关键因素之一,PCL移动到CF交叉点上的数量是其中比较重要的因素。自焊接网络结构的形成大大提高了复合材料的导电性能和机械性能,而焊接网络结构的形成主要源于CF与PCL间的作用力。总之,CF的选择性分布主要源于界面张力与聚合物间的粘度比,一般具有较低粘度的PCL相以及PLA相与PCL相粘度比差异较大的复合体系具有更加稳固的焊接网络结构；(3)采用模压发泡及高压釜内发泡两种方法制备了PLA发泡材料,并对其形态进行表征。结果表明,高压釜内发泡法在控制泡孔形态方面占据优势,进而探讨了高压釜内发泡法制备PLA发泡材料的过程中饱和压力及饱和时间对泡体泡孔结构的影响。扫描电子显微镜(SEM)测试的结果表明,泡孔平均直径随着饱和压力的增加而减小,而泡孔密度与体积膨胀率表现出截然相反的趋势；但是随着饱和时间的延长,平均泡孔直径先减小后增大。而PLA/CB发泡材料较纯PLA材料具有更小的泡孔密度与泡孔直径,主要由于CB填料起到异相成核剂的作用,促进了泡孔的形成。进一步对PLA/CB发泡材料的导电性能进行测试发现,PLA/CB发泡材料在低CB填充量即可改善复合材料的导电轻质性能,大大拓宽了材料的应用领域。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB332
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，本文编号：1435244
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