聚乙烯炭黑导电复合材料的研究

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1、华南理工大学硕士学位论文聚乙烯/炭黑导电复合材料的研究姓名：王松钊申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：彭汉20080601摘要PTC热敏复合材料因具有良好的温度开关性能、低的室温电阻率及优异的成型加工性能等已广泛用于电子电器、汽车、计算机、医疗器械等诸多领域。本文基于聚乙烯／炭黑复合体系，根据目前研究现状的不足和该领域的发展趋势，通过加入特殊增容剂和两种聚合物并用的方法，以实现该种热敏复合材料顺利与电极复合，并且具有低室温电阻率和高的PTC强度。本文主要研究了线性低密度聚乙烯／炭黑(LLDPE／CB)、高密度

2、聚乙烯／炭黑(HDPE／CB)、线型低密度聚乙烯／高密度聚乙烯／炭黑(LLDPE／HDPE／CB)三种导电复合体系。在LLDPE／CB体系中，通过加入增容剂MGH01进行增容改性，来改善炭黑在材料中的分散效果。SEM测试表明，添加了增容剂的复合体系炭黑分布均匀，而且导电性能较好、剥离强度较高。研究了最佳的增容剂用量，认为增容剂加入量为10％时候效果最佳。通过DSC测试进一步分析了复合材料导电的机理，认为PTC效应是热膨胀和晶体熔融共同作用的结果。另外，探索了HDPE／CB体系的导电性能和力学性能，认为HDPE／C

3、B体系的导电性能比LLDPE／CB好，但是其力学性能较差限制了复合材料的实际应用。最后，采用LLDPE与HDPE共用的方法，研究了LLDPE／HDPE／CB复合体系中两种聚合物共混比对体系室温电阻率和PTC强度的影响。认为LLDPE／HDPE比率为7／3时综合性能较好，同时还发现LLDPE和HDPE共用的复合体系PTC强度与LLDPE／CB和HDPE／CB两种单相体系相比有了显著提高；同时发现共混比为7／3的LLDPE／HDPE／CB复合体系中的渗滤阀值在17％左右，PTC强度最大值为4．5左右，复合体系的力学性

4、能表明韧性有了较大的提高，与HDPE／CB体系相比提高了原来的一半以上；炭黑含量在渗滤阀值附近时复合体系的熔体流动速率保持在1．09／lOmin左右；通过DSC算出材料的结晶度在20％左右，单一的熔融峰证实了LLDPE与HDPE可形成共晶结构。关键词：聚乙烯；炭黑；PTC效应；力学性能；剥离强度ABSTRACTPTCconductivepolymercompositeshavebeenextensivelyusedinmanyfieldsofelectronic，ener95chemicalengineering

5、andaerospacefortheirexcellentpropertiesofTemperatureSwitch，Processabilityandlowroomtemperatureresistance．Inthispaper,aparticularcompatibilizerandmulti-polymerblendswereemployedtothepolyethylene／carbonblackcompositesbasedonshortcomingsofpresentresearchanddevel

6、opmenttendency．Inthispaper,linerlower-densitypolyethylene／carbonblack(LLDPE／CB)compositesandHigh—densitypolyethylene／carbonblack(HDPE／CB)compositesandLLDPE／HDPE／CBcompositeswerestudied．First，LLDPE／CBcompositesmodifiedbycompatibilizerMGH01werestudied．SEMtestin

7、gindicatedthattheconductibility,peeling-strengthanddistributionofcarbonblackwereimprovedwhenaddingthecompatibilizer,andtheoptimalcontentofMGH01was10％．ThermalexpansioncharacteristicsandmeltingcrystallizationgivebirthtothePTCeffect，whichwasprovedbyDSCanalysis．I

8、naddition，conductivepropertiesandmechanicalpropertiesinhigh·densitypolyethylene／carbonblack(HDPE／CB)werestudied．TheresultrevealedthatthebadmechanicalpropertiesofHDPE／CBlimiteditspracticea