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摘要：由于具有独特的力学、电学性能和极高的纵横比(高达100-1000),碳纳米管(CNTs)可与高分子复合成为粒子填充导电高分子复合材料(CPC)。增加导电填料含量可提升CPC材料电导率,但往往导致加工性和导电稳定性劣化。疏水纳米级二氧化硅(SiO2)作为一种增强填料,可显著提升材料的力学性能、耐磨性。以多壁碳纳米管(MWCNTs)和SiO2填充不相容共混物来制备CPC材料,是降低临界导电含量(φC)、提升导电性的有效策略。本论文以不相容聚丙烯酸甲酯(PMMA)／聚苯乙烯(PS)(50/50vo1)共混物为基体,分别以MWCNTs、SiO2为导电、非导电填料,制备PS/MWCNTs(二元CPC)、PMMA/(PS/MWCNTs)(三元CPC)、(PMMA/SiO2)/(PS/MWCNTs)(四元CPC),察填料对CPC材料的逾渗阈值、结构、流变行为的影响；采取同步导电-流变测试,建立结构-导电-流变行为间的关联,探讨粒子逾渗网络结构在热、力外场作用下的演化。通过TEM形貌观察图发现,MWCNTs和Si02分别选择性分散于PS相和PMMA相中,纳米粒子可细化相区尺寸。导电性测试结果表明,MWCNTs和SiO2均导致三元和四元CPC的导电渗流区间变窄。二元CPC的黏度渗流阈值(φn)、模量渗流阈值(φG)与导电渗流阈值相近,均与系统内部网络的形成有关。温度升高,MWCNTs聚集加速,在较低φCNT时即形成导电网络,二元和三元CPC的%和φG均下降,四元CPC不呈现黏度渗流现象。二元、三元和四元CPC的“Payne效应”随φCNT增大而趋显著,Si02粒子推动CPC材料的‘'Payne效应”,这些现象被认为与MWCNTs网络和SiO2簇的力学破坏相关。随φCNT增加,三元CPC的逾渗网络与相结构弛豫均加速,而Si02导致四元CPC的渗流网络和相结构弛豫变缓。如何在低φCNT下提升纳米粒子填充不相容高分子共混物的导电性及其在外场激励下的稳定性,是今年来CPC材料探讨的热点,贯穿基体的三维粒子网络被认为是CPC材料导电行为的主要理由。高分子分子链与导电粒子间相接触产生过剩的界面自由能,导致逾渗网络结构不稳定,热处理时导电粒子倾向于通过团聚减小界面能。导电网络的形成高度依赖于加工温度和时间,利用导电-流变同步测试技术,可同时跟踪三元和四元CPC热处理时电阻(R)与流变行为的变化。流变-导电同步结果表明,三元CPC的储能模量(G′)先恒定后下降,R先降低后增加。G′、R非线性转变随φCNT增大和温度升高而趋显著,临界模量应变(γCG)下降,临界电阻应变(γCR)增大,反映出系统中有着MWCNTs网络的重建与破坏。热处理历程中,大应变(γ≥50%)下,三元CPC的G′几乎不随时间而变化,剪切作用严重破坏了MWCNTs团聚结构,抵消基体相粗化效应；R先增加而后降低,表明应变对渗流网络的破坏效应以及热处理历程中MWCNTs和Si02的聚集效应。SiO2粒子可减缓相粗化增加程度,提升熔体模量,但不影响室温导电逾渗和熔体热处理历程中t-DCP行为。MWCNTs与Si02均显著延长热致相粗化的时间区间,并缩短CPC材料的相粗化起始时间。关键词：导电高分子复合材料论文多壁碳纳米管论文疏水纳米二氧化硅论文线性动态流变行为论文渗流论文导电-流变同步测试论文
致谢6-8
摘要8-10
ABSTRACT10-15
第一章 绪论15-38
1.1 导电高分子介绍15-16
1.2 复合型导电高分子材料导电机理16-18
1.2.1 导电通道的形成机制16-17
1.2.2 载流子迁移方式17-18
1.3 多元导电高分子复合材料18-21
1.3.1 “双逾渗”效应18
1.3.2 共连续结构18-21
1.3.3 高分子/碳纳米管导电复合材料21
1.4 粒子填充高分子材料的流变行为21-26
1.4.1 流变学概要21
1.4.2 高分子材料的黏弹行为21-23
1.4.3 经典线性黏弹性论述模型23-24
1.4.4 粒子填充高分子系统的黏弹行为24-25
1.4.5 同步、原位、在线测试策略25-26
1.5 课题的提出26
1.6 探讨内容26-27