CB-WPU導(dǎo)電復(fù)合材料的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、中山大學(xué)博士論文Y767996博士論文題目CB／WPU導(dǎo)電復(fù)合材料的制備及其氣敏性能研究PreparationandVaporSensingPropertiesofCarbonBlack／WaterbornePoly，urethaneConductiveComposites學(xué)位申請(qǐng)人：陳仕國(guó)導(dǎo)師及其職稱：章明秋教授專業(yè)：高分子化學(xué)與物理答辯委員會(huì)』簽名)主席：哆化及√^委員2鵜絡(luò)中山大學(xué)聚合物復(fù)合材料及功能材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中國(guó)廣州0

2、0ZL年六月中山大學(xué)博士學(xué)位論文的氣敏響應(yīng)度隨著溶劑蒸氣分壓的下降而減小，在一定溶劑蒸氣濃度范圍內(nèi)(較低溶劑蒸氣分壓下)，復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)度與溶劑蒸氣分壓成線性關(guān)系，據(jù)此可以用于定量的檢測(cè)有機(jī)溶劑蒸氣濃度。2溫度是影響復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)的重要因素，在溶劑蒸氣分壓不變的情況下，復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)度隨著溫度的升高而減小，響應(yīng)速率隨著溫度的升高而增大，響應(yīng)時(shí)間的倒數(shù)和溫度遵循Arrhcnius熱活化規(guī)律。3碳黑含量對(duì)CB／WPU復(fù)合材料的導(dǎo)

3、電性能和氣敏響應(yīng)性能影響很大。在高于逾滲值區(qū)間，復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)度隨碳黑含量的增加具有極大值，而響應(yīng)時(shí)間隨著碳黑含量的增加而增大。碳黑含量越高，復(fù)合材料達(dá)到最大電阻后電阻下降程度也減小。在低于逾滲值區(qū)間，對(duì)于極性的乙醇、丙酮等溶劑具有很明顯的負(fù)氣敏響應(yīng)現(xiàn)象(NVC)，響應(yīng)時(shí)間隨著碳黑含量的增加而減小，而對(duì)于非極性的正己烷、四氯化碳等溶劑，無(wú)明顯的電阻變化。4制備工藝對(duì)CB／WPU復(fù)合材料的室溫電阻率影響顯著，對(duì)復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)也有較

4、大的影響。交聯(lián)是提高復(fù)合材料的氣敏晌應(yīng)穩(wěn)定性和重復(fù)性的一種重要方法，通過對(duì)復(fù)合材料的基體進(jìn)行適度交聯(lián)，可以顯著提高復(fù)合材料的穩(wěn)定性和重復(fù)性，有效降低NVC效應(yīng)和脫附初期的電阻增大的負(fù)面效應(yīng)。5CB／WPU復(fù)合材料的基體WPU結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)特性具有決定性作用。通過對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，可以獲得具有對(duì)極性和非極性有機(jī)溶劑均具有很強(qiáng)的氣敏響應(yīng)的廣譜性氣敏導(dǎo)電復(fù)合材料，也可以獲得選擇性只對(duì)極性溶劑響應(yīng)明顯，而對(duì)非極性有機(jī)溶劑響應(yīng)甚

5、微的氣敏導(dǎo)電復(fù)合材料。6將CB／WPU復(fù)合材料對(duì)有機(jī)溶劑蒸氣的吸收行為與其氣敏響應(yīng)行為進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)起源予復(fù)合材料對(duì)有機(jī)溶劑的吸收，但是響應(yīng)度與吸收量之間不存在定量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在碳黑填充氣敏導(dǎo)電復(fù)合材料的氣敏響應(yīng)機(jī)理的探討中，提出了以下主要觀點(diǎn)：1CB／WPU復(fù)合材料對(duì)有機(jī)溶劑蒸氣的氣敏響應(yīng)過程包括兩個(gè)方面，其一是復(fù)合材料吸收溶劑蒸氣后基體膨脹與溶劑蒸氣從復(fù)合材料中脫附后基體的收縮過程；其二為復(fù)合材料吸收有機(jī)溶劑蒸氣后