石墨填充復(fù)合材料靜電防護(hù)與阻燃性能研究.pdf

1、憑借輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料用作電廠煙囪成為一種趨勢(shì)。但復(fù)合材料存在絕緣和易燃兩個(gè)客觀問(wèn)題，電絕緣會(huì)導(dǎo)致靜電放電(EDS)現(xiàn)象，產(chǎn)生的火花可能會(huì)威脅施工人員安全或成為易燃材料點(diǎn)火源，因此需要對(duì)材料進(jìn)行靜電防護(hù)和阻燃研究。
　　 添加導(dǎo)電填料到熱固性樹(shù)脂基體，能夠降低材料電阻率，經(jīng)綜合比較認(rèn)為石墨填充較適合，進(jìn)而討論了石墨含量、偶聯(lián)劑用量和處理方式、纖維增強(qiáng)體比例及方向?qū)Σ牧蠈?dǎo)電性能的影響；研究了電阻率

2、對(duì)溫度依賴(lài)性、多次升溫的重復(fù)性，及其恒溫長(zhǎng)時(shí)間作用穩(wěn)定性等；在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，歸納分析了石墨填充材料的靜電防護(hù)機(jī)理，并利用蒙特卡羅統(tǒng)計(jì)模型和凝膠化模型進(jìn)行理論預(yù)測(cè)。靜電防護(hù)主要為避免或減少ESD現(xiàn)象，但未改變基體易燃特性，通過(guò)添加三聚磷酸酯(TMP)或多聚磷酸銨(APP)有機(jī)磷阻燃劑，或更換反應(yīng)型阻燃樹(shù)脂510C可以使材料達(dá)到難燃范疇。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 1、基體電阻率隨石墨添加出現(xiàn)逾滲現(xiàn)象，臨界值在5Wt％左右，超過(guò)10份后電阻

3、率趨于穩(wěn)定，約106Ω·cm；用1:80比例的KH-151偶聯(lián)劑前處理石墨填充試樣電阻率下降最多，而纖維增強(qiáng)會(huì)使材料電阻率上升，對(duì)應(yīng)逾滲閾值變大，且將鋪設(shè)夾角設(shè)置成小角度有利于獲得較小電阻率；
　　 2、石墨填充材料存在PTC效應(yīng)，突變溫度在90℃左右，而沒(méi)有明顯的NTC效應(yīng)；PTC效應(yīng)主要受熱膨脹影響，強(qiáng)度隨石墨含量增加而減小，但整體都不大；隨多次升溫電阻率表現(xiàn)出很好的一致性，90℃、1500h內(nèi)3層纖維增強(qiáng)12wt％石墨填充

4、材料電阻率維持在107.05～107.20Ω·cm范圍，呈現(xiàn)良好穩(wěn)定性；
　　 3、經(jīng)理論分析，石墨填充材料主要由導(dǎo)電通道和隧道效應(yīng)綜合作用實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)；且凝膠化模型較蒙特卡羅統(tǒng)計(jì)模型更具預(yù)測(cè)意義，推導(dǎo)逾滲值為18.8Vol％，稍大于實(shí)驗(yàn)值15.3Vol％，理論曲線與實(shí)驗(yàn)曲線最大誤差為8.28％。
　　 4、10Wt％石墨填充時(shí)材料氧指數(shù)(OI)最佳，額外添加20份TMP或APP后411樹(shù)脂基體OI達(dá)到27％左右，但力學(xué)