導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的PTC-NTC效應(yīng)研究.pdf

1、在聚合物基體中填充一定量的導(dǎo)電粒子(如炭黑、石墨、金屬氧化物)，可以制成具有正溫度系數(shù)(PTC)電阻效應(yīng)的導(dǎo)電復(fù)合材料。復(fù)合材料的電阻率隨著溫度的升高而增加，當(dāng)溫度升高到聚合物樹(shù)脂的熔點(diǎn)附近時(shí)，電阻率急劇增大，呈現(xiàn)出明顯的PTC效應(yīng)；本文以體積膨脹為中心變量進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，考察了在溫度作用下復(fù)合材料的體積膨脹、熔融與PTC效應(yīng)之間的關(guān)系，利用理論模型描述和預(yù)測(cè)聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料的PTC效應(yīng)。由于負(fù)溫度系數(shù)(NTC)電阻效應(yīng)在很大程度上

2、限制了聚合物基PTC材料的推廣應(yīng)用，因此NTC效應(yīng)的機(jī)理和如何削除NTC效應(yīng)引起了研究者的濃厚興趣。本文通過(guò)對(duì)電阻弛豫和炭黑自團(tuán)聚的研究來(lái)探究導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的NTC效應(yīng)機(jī)理，并以此探求消除或減弱NTC效應(yīng)的方法。 本文使用有效介質(zhì)普適方程(GEM方程)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到導(dǎo)電復(fù)合材料的理論滲流曲線，根據(jù)GEM方程和聚合物基體的體積膨脹，建立起一個(gè)數(shù)學(xué)模型。利用此模型對(duì)兩種導(dǎo)電復(fù)合材料的PTC效應(yīng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，實(shí)驗(yàn)曲線和預(yù)測(cè)

3、結(jié)果符合較好。理論模型分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了，隨著聚合物基體體積膨脹，只要導(dǎo)電填料的體積分?jǐn)?shù)減小到滲流曲線上的臨界體積分?jǐn)?shù)，材料就會(huì)產(chǎn)生PTC效應(yīng)。 本文通過(guò)對(duì)CB/HDPE復(fù)合材料在熔融溫度下電阻弛豫及炭黑團(tuán)聚的研究，證實(shí)CB的自團(tuán)聚運(yùn)動(dòng)是近程的，并具有熱激活的性質(zhì)。炭黑團(tuán)聚而形成導(dǎo)電鏈?zhǔn)荖TC效應(yīng)的重要原因。通過(guò)加入添加劑三羥甲基氨基甲烷，減小了炭黑之間的吸附作用，增大了炭黑粒子在高溫下自團(tuán)聚的活化能，從而減弱了復(fù)合材料的NT