机械活化法制备PVC/木薯渣/石墨导电复合材料
发布时间：2021-07-03 12:19
以机械活化法制备PVC/石墨/木薯渣三相木塑导电复合材料,采用力学性能测试、电阻率测试及TGA和DSC分析对导电复合材料进行表征。结果表明:木薯渣含量在15%以下时对复合材料的导电性能影响不大,当木薯渣添加量达到15%时,复合材料的导电渗滤阀值增加到6%8%,电阻率从2.418×107Ω·cm降低到40.283Ω·cm,拉伸强度和弯曲强度可达50.13 MPa和47.76 MPa,比未添加木薯渣时分别提升了9.4%和19.3%。TGA和DSC分析结果表明:采用机械球磨法制备PVC/石墨/木薯渣系列导电复合材料,可以有效提升材料的耐热性能。
【文章来源】：广西大学学报(自然科学版). 2016,41(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
木薯渣用量对PVC/15%C/木薯渣三相复合材料电阻率的影响
?春喜牧系?电阻率随着木薯渣用量的增加而增加，当木薯渣用量少于15%时，电阻率增加趋势缓慢，而超过15%后，电阻率开始急剧增高，木薯渣含量为40%时，电阻率达到了50.268Ω·cm。这主要是因为木薯渣属绝缘材料，加入少量的木薯渣只会造成部分导电通路受阻，大部分石墨颗粒仍然能够形成连通网络，对导电性能影响不大;当其用量增大到一定程度后，不仅会阻碍石墨颗粒形成连通网络，破坏了大量的导电通路，同时还会造成复合材料相界面损伤，相互间粘结变差，从而使电阻率急剧升高，导电性能降低，因此木薯渣用量不宜超过15%。从图2可以看出，复合材料的拉伸强度和弯曲强度都是随着木薯渣含量的增大而增大，当木薯渣含量为15%时达到最大值，分别为37.28MPa和36.47MPa;继续增加用量时，拉伸强度和弯曲强度反而降低。图1木薯渣用量对PVC/15%C/木薯渣三相复合材料电阻率的影响Fig.1TheeffectofcassavaresiduecontentonresistivityofPVC/15%C/cassavaresiduecomposites图2木薯渣含量对PVC/15%C/木薯渣三相复合材料力学性能的影响Fig.2TheeffectofcassavaresiduecontentonmechanicalpropertiesofPVC/15%C/cassavaresiduecomposites2.2PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料制备与性能由以上实验可知，少量的木薯渣不仅对复合材料的导电性能影响不大，还可以提高复合材料的力学性能。本实验将木薯渣用量固定为15%，石墨经2%KH570预处理，机械球磨转速150r/min，球磨时间60min，热压15min后再冷压10min，制备PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料。实验首先考察了石墨含量对复合材料的导电性能影响，结果见图3所示。图3中曲线A和B分别是未添加木薯渣和添加木薯渣，含量为15%时，石墨含量对复合材料电阻率的影响。从图3可见，添加木薯渣后，复合材料的电阻率要明显高于
了6%～8%。这表明木薯渣确实阻碍了导电网络的形成，从而使材料发生导电渗滤所需要的导电颗粒增加，以此来弥补木薯渣对导电网络的阻碍，当石墨含量较大时，已经足够在材料内部形成导电所需要的网络数量，这时候木薯渣对材料的电阻率又影响明显减校从图4可见，当固定木薯渣含量为15%时，随着石墨含量的增加，PVC/石墨/木薯渣三相复合材料的拉伸强度和弯曲强度先升高后降低，当石墨含量为6%时两者达到最大值50.13MPa和47.76MPa，比未添加木薯渣时分别提升了9.4%和19.3%，表明适量的木薯渣对复合材料的力学性能起到了增强作用。图3石墨含量对PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料电阻率的影响Fig.3TheeffectofgraphitecontentonresistivityofPVC/graphite/15%cassavaresiduecomposites图4石墨含量对PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料力学性能的影响Fig.4TheeffectofgraphitecontentonmechanicalpropertiesofPVC/graphite/15%cassavaresiduecomposites2.3PVC/15%石墨/15%木薯渣三相复合材料热性能分析实验分别采用TGA和DSC来分析测定复合材料的热分解温度和软化点。TGA是用来检测复合材料热分解温度的一种方法，对产品的后续加工和工业化生产都有极大的意义［9］。实验中分别考察了纯PVC材料和PVC/石墨/木薯渣三相复合材料TGA分解温度，如图5和图6所示:图5纯PVCTGAFig.5TGAanalysisofpurePVC图6PVC15%/石墨/15%木薯渣复合板材TGA分析Fig.6TGAanalysisofPVC/15%graphite/15%cassavaresidue从图5可见，纯PVC制备的单相材料的TGA热分解温度是287.61℃，由图6可见，PVC/15%石墨/15%木薯渣三相复合材料的热分解温度比纯PVC材料提高了18.6℃，可见改性效果良好。通过机械球磨法制备PVC/石墨/木薯渣导电复合材料，由于机械球磨的作用，必然会使PVC材料?
【参考文献】：
期刊论文
[1]PVC材料分析中光谱及热重分析法的应用研究[J]. 张发莲. 化工管理. 2015(02)
[2]中国木薯产业发展模式及对策建议[J]. 蒋和平,倪印峰,朱福守. 农业展望. 2014(08)
[3]注塑成型导电高分子复合材料研究进展[J]. 李卓,徐建伟,翟威,代坤,郑国强,刘春太. 塑料科技. 2014(08)
[4]我国木塑复合材料产品市场发展动向[J]. 李靖. 中国人造板. 2014(02)
[5]机械活化对PVC/木薯酒糟复合材料力学性能的影响[J]. 覃宇奔,蒋婷,胡华宇,张燕娟,覃杏珍,郑云磊,黄祖强. 塑料科技. 2014(01)
[6]酶解技术实现木薯渣深度利用[J]. 文哲. 技术与市场. 2010(09)
[7]聚氯乙烯结晶行为的DSC研究[J]. 刘亚群,张超灿. 武汉理工大学学报. 2008(08)
[8]木粉/聚氯乙烯复合材料的研制[J]. 谷亚新,刘运学,范兆荣,曾尤,翟玉春. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2007(02)
本文编号：3262568
【文章来源】：广西大学学报(自然科学版). 2016,41(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
木薯渣用量对PVC/15%C/木薯渣三相复合材料电阻率的影响
?春喜牧系?电阻率随着木薯渣用量的增加而增加，当木薯渣用量少于15%时，电阻率增加趋势缓慢，而超过15%后，电阻率开始急剧增高，木薯渣含量为40%时，电阻率达到了50.268Ω·cm。这主要是因为木薯渣属绝缘材料，加入少量的木薯渣只会造成部分导电通路受阻，大部分石墨颗粒仍然能够形成连通网络，对导电性能影响不大;当其用量增大到一定程度后，不仅会阻碍石墨颗粒形成连通网络，破坏了大量的导电通路，同时还会造成复合材料相界面损伤，相互间粘结变差，从而使电阻率急剧升高，导电性能降低，因此木薯渣用量不宜超过15%。从图2可以看出，复合材料的拉伸强度和弯曲强度都是随着木薯渣含量的增大而增大，当木薯渣含量为15%时达到最大值，分别为37.28MPa和36.47MPa;继续增加用量时，拉伸强度和弯曲强度反而降低。图1木薯渣用量对PVC/15%C/木薯渣三相复合材料电阻率的影响Fig.1TheeffectofcassavaresiduecontentonresistivityofPVC/15%C/cassavaresiduecomposites图2木薯渣含量对PVC/15%C/木薯渣三相复合材料力学性能的影响Fig.2TheeffectofcassavaresiduecontentonmechanicalpropertiesofPVC/15%C/cassavaresiduecomposites2.2PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料制备与性能由以上实验可知，少量的木薯渣不仅对复合材料的导电性能影响不大，还可以提高复合材料的力学性能。本实验将木薯渣用量固定为15%，石墨经2%KH570预处理，机械球磨转速150r/min，球磨时间60min，热压15min后再冷压10min，制备PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料。实验首先考察了石墨含量对复合材料的导电性能影响，结果见图3所示。图3中曲线A和B分别是未添加木薯渣和添加木薯渣，含量为15%时，石墨含量对复合材料电阻率的影响。从图3可见，添加木薯渣后，复合材料的电阻率要明显高于
了6%～8%。这表明木薯渣确实阻碍了导电网络的形成，从而使材料发生导电渗滤所需要的导电颗粒增加，以此来弥补木薯渣对导电网络的阻碍，当石墨含量较大时，已经足够在材料内部形成导电所需要的网络数量，这时候木薯渣对材料的电阻率又影响明显减校从图4可见，当固定木薯渣含量为15%时，随着石墨含量的增加，PVC/石墨/木薯渣三相复合材料的拉伸强度和弯曲强度先升高后降低，当石墨含量为6%时两者达到最大值50.13MPa和47.76MPa，比未添加木薯渣时分别提升了9.4%和19.3%，表明适量的木薯渣对复合材料的力学性能起到了增强作用。图3石墨含量对PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料电阻率的影响Fig.3TheeffectofgraphitecontentonresistivityofPVC/graphite/15%cassavaresiduecomposites图4石墨含量对PVC/石墨/15%木薯渣三相复合材料力学性能的影响Fig.4TheeffectofgraphitecontentonmechanicalpropertiesofPVC/graphite/15%cassavaresiduecomposites2.3PVC/15%石墨/15%木薯渣三相复合材料热性能分析实验分别采用TGA和DSC来分析测定复合材料的热分解温度和软化点。TGA是用来检测复合材料热分解温度的一种方法，对产品的后续加工和工业化生产都有极大的意义［9］。实验中分别考察了纯PVC材料和PVC/石墨/木薯渣三相复合材料TGA分解温度，如图5和图6所示:图5纯PVCTGAFig.5TGAanalysisofpurePVC图6PVC15%/石墨/15%木薯渣复合板材TGA分析Fig.6TGAanalysisofPVC/15%graphite/15%cassavaresidue从图5可见，纯PVC制备的单相材料的TGA热分解温度是287.61℃，由图6可见，PVC/15%石墨/15%木薯渣三相复合材料的热分解温度比纯PVC材料提高了18.6℃，可见改性效果良好。通过机械球磨法制备PVC/石墨/木薯渣导电复合材料，由于机械球磨的作用，必然会使PVC材料?
【参考文献】：
期刊论文
[1]PVC材料分析中光谱及热重分析法的应用研究[J]. 张发莲. 化工管理. 2015(02)
[2]中国木薯产业发展模式及对策建议[J]. 蒋和平,倪印峰,朱福守. 农业展望. 2014(08)
[3]注塑成型导电高分子复合材料研究进展[J]. 李卓,徐建伟,翟威,代坤,郑国强,刘春太. 塑料科技. 2014(08)
[4]我国木塑复合材料产品市场发展动向[J]. 李靖. 中国人造板. 2014(02)
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[6]酶解技术实现木薯渣深度利用[J]. 文哲. 技术与市场. 2010(09)
[7]聚氯乙烯结晶行为的DSC研究[J]. 刘亚群,张超灿. 武汉理工大学学报. 2008(08)
[8]木粉/聚氯乙烯复合材料的研制[J]. 谷亚新,刘运学,范兆荣,曾尤,翟玉春. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2007(02)
本文编号：3262568
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