碳納米管-聚合物復(fù)合導(dǎo)電膜的研究.pdf

1、復(fù)合型高分子導(dǎo)電膜在電子電力、通信、能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，自發(fā)現(xiàn)之日起它就成為材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)。用碳納米管填充的這類膜具有填充物含量低、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到研究人員的廣泛關(guān)注。
　　 本論文將圍繞導(dǎo)電膜的電導(dǎo)率、柔韌性、熱穩(wěn)定性三個(gè)重要指標(biāo)，采用不同碳納米管、不同聚合物基體、不同微觀改性方式，通過設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和對(duì)宏微觀性能的分析與測(cè)試來研究碳納米管填充的聚合物基復(fù)合導(dǎo)電膜。
　　 首先研究了碳納米管/低

2、密度聚乙烯導(dǎo)電膜。發(fā)現(xiàn)多壁碳納米管填充的納米復(fù)合的導(dǎo)電滲流閾值為1.7 V％。制備了碳納米管含量為3 V％的低密度聚乙烯納米復(fù)合膜，其電導(dǎo)率為0.085 S·m-1，并且具有良好的柔韌性。研究發(fā)現(xiàn)該膜的熱穩(wěn)定性較差，尚待改善。在研究過程中發(fā)現(xiàn)并研究了一個(gè)物理現(xiàn)象：當(dāng)復(fù)合膜的厚度同填充碳納米管的長(zhǎng)度可以比擬時(shí)，膜厚對(duì)材料的導(dǎo)電滲流閾值產(chǎn)生顯著影響，隨著膜厚的減小，閾值將減小。
　　 進(jìn)一步選擇了熱穩(wěn)定性較好的聚偏氟乙烯作為基體材料

3、以克服低密度聚乙烯基納米復(fù)合膜在熱穩(wěn)定性上存在的問題。研究了碳納米管/聚偏氟乙烯納米復(fù)合膜的導(dǎo)電性能和熱穩(wěn)定性。當(dāng)MWCNT/PVDF 納米復(fù)合膜為100 μm厚時(shí)導(dǎo)電滲流閾值為2.1 V％。制備了碳納米管含量為3 V％的聚偏氟乙烯納米復(fù)合膜，其電導(dǎo)率為0.038S·m-1，并且具有良好的柔韌性和熱穩(wěn)定性。進(jìn)一步研究表明，膜厚對(duì)材料的電導(dǎo)率和導(dǎo)電滲流閾值有較顯著影響，并且薄樣品的柔韌性更好，而膜厚對(duì)熱穩(wěn)定性無顯著影響。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究了

4、MWCNT/PVDF 納米復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性機(jī)理，初步確定了MWCNT和PVDF的良好界面結(jié)合性以及碳納米管的特殊形態(tài)是決定熱穩(wěn)定性的兩個(gè)重要因素。
　　 為了進(jìn)一步改善MWCNT/PVDF納米復(fù)合膜的性能，采用微觀形貌的調(diào)控對(duì)其改性。首先選擇硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)膜進(jìn)行改性。發(fā)現(xiàn)當(dāng)KH550含量適當(dāng)時(shí)，膜的電導(dǎo)率有明顯提高；同時(shí)：適量KH550改性可以降低材料的滲流閾值。并且材料的柔韌性和熱穩(wěn)定性也有一定的改進(jìn)。然后研究了納米蒙