炭系导电填料填充pvdfpmma复合材料结构与性能研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文炭系导电填料填充PVDF／PMMA复合材料结构与性能研究摘要本论文选用典型的结晶／非晶聚合物相容体系：聚偏氟乙烯(PVDF)／聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体，填充炭黑(CB)、气相生长碳纤维(VGCF)、膨胀石墨(EG)等炭系导电填料，研究了导电填料种类和含量对共混体系微观结构、导电性能、流变性能、动态力学性能、结晶性能以及相容性的影响。CB、VGCF、EG填充PVDF／PMMA复合材料的导电性能研究表明，三个体系的渗滤阈值分别为1．25、4、12phr的填料含量，在CB／PⅥ)F／孙心压A、VGCF伊Ⅵ)F倒＼伍嗄A

2、体系中，CB、VGCF选择性富集于PVDF的非晶相中，使体系的导电性能呈现双重渗滤现象。CB、VGCF、EG填充PVDF／PM]VIA复合材料的动态力学研究表明，导电填料的加入导致复合材料的储能模量提高，损耗因子下降，玻璃化转变温度向高温处偏移，并且在低于玻璃化转变温度时各体系的储能模量都随填料含量的增加而增大，但并不呈线性变化。采用差示扫描量热仪对未填充和填充有炭系导电填料的PVDF／P／vlMA共混体系的等温及非等温结晶行为进行了研究。结果表明，在等温结晶过程中，半结晶期都随着结晶温度的升高而增大，Avrami指数基本上都在2．5左右，结晶机

3、制按照异相成核并伴随着三I浙江工业大学硕士学位论文维球晶生长的机理进行。非等温结晶过程中，CB、VGCF填充PVDF／PMMA共混体系的结晶峰温度(劢升高、半结晶时间(f，／2)和结晶度(鼍)下降。Ozawa法和Mo法均成功描述了共混体系的非等温结晶过程。CB、VGCF表面对PVDF分子链的吸附阻碍了结晶，使得共混体系的等温结晶活化能和非等温结晶活化能都有所提高。利用动态力学分析和结晶动力学法研究了PVDF／PMMA共混体系的相容性。对于未填充体系，只出现一个玻璃化转变温度，且PVDF晶体表面自由能(o)随PMMA含量的增加而增大；面对于CB、V

4、GCF填充体系，则有两个玻璃化转变温度，且结晶表面自由能不随PMMA含量的变化而变化，表明CB、VGCF的加入会诱发PVDF／PMMA体系发生微观相分离。关键词：聚合物共混体系，炭黑，碳纤维，导电，结晶动力学，相容性II浙江工业大学硕士学位论文STUDYONSTRUCTUREANDPROPEIU’IESOFCARBONFILLEDPVDF／P^n厦APOI，YⅧRC0ⅧOSITESABSTRACTInthisdissertation，usingtypicalPVDF／PMMAmisciblepolymerblendasamatrix，severa

5、lkindsofcarbonmatedalssuchascarbonblack(CB)，vaporgrowncarbonfiberfVGCF)andexpandedgraphite(EG)asfillers，conductivecompositesareproduced．Theeffectsofcarbonfillertypesandcontentsonmicro—structure，electricalconductivity,rheologicalbehavior,dynamicmechanicalproperties，crystalliza

6、tionbehaviorsandmiscibilityofthecompositesareinvestigated．TheresultsshowthatthepercolationthresholdsofCB，VGCFandEGfilledPVDF／PMMApolymerblendsare1．25，4and12phrfillercontent，respectively．ItisfoundthateitherCBorVGCFispreferentiallylocatedinthePVDFamorphousphase，resultinginadoub

7、lepercolationphenomenonforCB／PVDF／PMMAandVGCF／PVDF／PMMADynamicmechanicalanalysis(DMA)ofCB、VGCFandEGfilledPVDF／PMMAcompositesshowsthattheadditionofcarbonfillersinducetheincreaseofstoragemodulus，thedecreaseoflossfactorandtheshift⋯Ⅱl浙江工业大学硕士学位论文ofglasstransitiontemperaturestohig

8、hertemperaturescomparedwithunfilledPVDF／PMMAblends．Meanwhile，thestor