PA6/CaCO 3 /GNPs导热复合材料制备及性能
发布时间：2021-07-11 22:31
以尼龙6 （PA6）、碳酸钙（CaCO3）和石墨烯微片（GNPs）为主要原料,通过熔融共混法制备了不同GNPs含量的PA6/CaCO3/GNPs复合材料,采用激光导热仪、旋转流变仪和场发射扫描电子显微镜等仪器研究了复合材料的导热性能、流变性能、微观形貌、力学性能和导电性能。结果表明,当GNPs含量为9～12份时,复合材料出现导热逾渗现象;当GNPs含量为15份时,复合材料热导率达到1.21 W/（m·K）,比纯PA6提高了426.1%。加入GNPs能够提高复合材料的储能模量和复数黏度,使熔体弹性响应增强,黏性耗散减小;当GNPs含量为12份时,Han曲线表明熔体由"类液"向"类固"发生转变,复合材料内部形成三维网络结构。加入CaCO3能够提高复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度;再加入GNPs后,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度均出现不同程度降低。另外,实验范围内复合材料均保持着较好的电绝缘性。
【文章来源】：工程塑料应用. 2020,48(09)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同GNPs含量的PA6/CaCO3/GNPs复合材料的热导率
流变学损耗因子等于损耗模量和储能模量的比值,可以用来判断熔体黏弹性的变化情况[12]。不同GNPs含量的PA6/CaCO3/GNPs复合材料的损耗因子如图3所示。从图3可以看到,在频率扫描范围内,纯PA6的损耗因子呈现先上升后下降趋势,在角频率为4 rad/s附近出现峰值,表明PA6熔体以黏性耗散为主。加入CaCO3后,复合材料的损耗因子峰值减小并向高频区移动,说明CaCO3对复合材料储能模量的贡献比损耗模量更加明显,即弹性响应增强。继续加入GNPs后,复合材料的损耗因子峰值继续小幅下降,当GNPs含量达到12份时,曲线基本成为一条直线,且低频区端点处数值降低至0.91,表明熔体由黏性耗散向弹性增强发生转变。继续提高GNPs含量,曲线的直线行为更加明显。
不同GNPs含量的PA6/CaCO3/GNPs复合材料的体积电阻率如图7所示。纯PA6的体积电阻率在1014 Ω·cm。由图7可以看出,加入CaCO3后,复合材料的体积电阻率无明显变化。继续加入GNPs后,复合材料的体积电阻率开始出现下降趋势,当GNPs含量为15份时,复合材料的体积电阻率降低至1010 Ω·cm附近,相比纯PA6下降了4个数量级,但仍维持较高的体积电阻率,满足绝缘材料的要求[16]。这可能是由于复合材料中加入的CaCO3颗粒分散到GNPs之间起到绝缘阻隔作用,破坏了GNPs之间的导电网络结构,有效阻止了电子在GNPs之间的传输,使材料仍保持着较好的电绝缘性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]PE-HD/GNP/MWCNT纳米复合材料性能[J]. 张宝平,乔小勇,吴书航,王建峰,杨艳宇,曹艳霞,王万杰. 工程塑料应用. 2020(04)
[2]基于粒径及填充量影响的聚乙烯/氧化铝流变模型的建立[J]. 张秘滔,谢林生,马玉录,李果,单喜良. 高分子材料科学与工程. 2019(09)
[3]聚合物纳米石墨烯复合材料导热性能研究进展[J]. 符博支,高洋洋,冯予星,赵秀英,卢咏来,张立群. 功能材料. 2019(08)
[4]碳质纳米填料在聚合物导热复合材料中的研究进展[J]. 单博,谢兰,薛白,秦舒浩,郑强. 高分子材料科学与工程. 2019(06)
[5]碳纳米管/氮化硼混杂填料对尼龙6导热性能的影响及其机理[J]. 王亮,吴唯,邹志强,刘江,Andreas Fischer,Dietmar Drummer. 高分子材料科学与工程. 2019(03)
[6]导热尼龙6材料的制备与性能[J]. 陈先敏,兰修才,李谦,唐勇,李智. 塑料工业. 2018(10)
[7]尼龙6/可膨胀石墨/Al2O3导热绝缘复合材料的制备与性能[J]. 李瑶,陈洋,邹华维,梁梅. 高分子材料科学与工程. 2018(09)
[8]聚丙烯/碳纤维/氮化硼导热绝缘复合材料的制备[J]. 杨帅,敖玉辉,肖凌寒. 塑料工业. 2017(12)
[9]ABS/石墨复合材料的交直流导电特性及流变性能[J]. 魏文闵,张荣,刘清亭,陈华,胡圣飞. 高分子材料科学与工程. 2017(03)
[10]无机物对淀粉塑料力学性能影响的研究进展[J]. 薛灿,银鹏,董亚强,郭斌,李本刚,李盘欣. 高分子通报. 2016(07)
本文编号：3278705
【文章来源】：工程塑料应用. 2020,48(09)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同GNPs含量的PA6/CaCO3/GNPs复合材料的热导率
流变学损耗因子等于损耗模量和储能模量的比值,可以用来判断熔体黏弹性的变化情况[12]。不同GNPs含量的PA6/CaCO3/GNPs复合材料的损耗因子如图3所示。从图3可以看到,在频率扫描范围内,纯PA6的损耗因子呈现先上升后下降趋势,在角频率为4 rad/s附近出现峰值,表明PA6熔体以黏性耗散为主。加入CaCO3后,复合材料的损耗因子峰值减小并向高频区移动,说明CaCO3对复合材料储能模量的贡献比损耗模量更加明显,即弹性响应增强。继续加入GNPs后,复合材料的损耗因子峰值继续小幅下降,当GNPs含量达到12份时,曲线基本成为一条直线,且低频区端点处数值降低至0.91,表明熔体由黏性耗散向弹性增强发生转变。继续提高GNPs含量,曲线的直线行为更加明显。
不同GNPs含量的PA6/CaCO3/GNPs复合材料的体积电阻率如图7所示。纯PA6的体积电阻率在1014 Ω·cm。由图7可以看出,加入CaCO3后,复合材料的体积电阻率无明显变化。继续加入GNPs后,复合材料的体积电阻率开始出现下降趋势,当GNPs含量为15份时,复合材料的体积电阻率降低至1010 Ω·cm附近,相比纯PA6下降了4个数量级,但仍维持较高的体积电阻率,满足绝缘材料的要求[16]。这可能是由于复合材料中加入的CaCO3颗粒分散到GNPs之间起到绝缘阻隔作用,破坏了GNPs之间的导电网络结构,有效阻止了电子在GNPs之间的传输,使材料仍保持着较好的电绝缘性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]PE-HD/GNP/MWCNT纳米复合材料性能[J]. 张宝平,乔小勇,吴书航,王建峰,杨艳宇,曹艳霞,王万杰. 工程塑料应用. 2020(04)
[2]基于粒径及填充量影响的聚乙烯/氧化铝流变模型的建立[J]. 张秘滔,谢林生,马玉录,李果,单喜良. 高分子材料科学与工程. 2019(09)
[3]聚合物纳米石墨烯复合材料导热性能研究进展[J]. 符博支,高洋洋,冯予星,赵秀英,卢咏来,张立群. 功能材料. 2019(08)
[4]碳质纳米填料在聚合物导热复合材料中的研究进展[J]. 单博,谢兰,薛白,秦舒浩,郑强. 高分子材料科学与工程. 2019(06)
[5]碳纳米管/氮化硼混杂填料对尼龙6导热性能的影响及其机理[J]. 王亮,吴唯,邹志强,刘江,Andreas Fischer,Dietmar Drummer. 高分子材料科学与工程. 2019(03)
[6]导热尼龙6材料的制备与性能[J]. 陈先敏,兰修才,李谦,唐勇,李智. 塑料工业. 2018(10)
[7]尼龙6/可膨胀石墨/Al2O3导热绝缘复合材料的制备与性能[J]. 李瑶,陈洋,邹华维,梁梅. 高分子材料科学与工程. 2018(09)
[8]聚丙烯/碳纤维/氮化硼导热绝缘复合材料的制备[J]. 杨帅,敖玉辉,肖凌寒. 塑料工业. 2017(12)
[9]ABS/石墨复合材料的交直流导电特性及流变性能[J]. 魏文闵,张荣,刘清亭,陈华,胡圣飞. 高分子材料科学与工程. 2017(03)
[10]无机物对淀粉塑料力学性能影响的研究进展[J]. 薛灿,银鹏,董亚强,郭斌,李本刚,李盘欣. 高分子通报. 2016(07)
本文编号：3278705
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