导电高分子复合材料的导电网络构筑与性能

导电高分子复合材料的导电网络构筑与性能
导电高分子复合材料的导电网络构筑与性能

导电高分子复合材料的导电网络构筑与性能

【论文学科】高分子材料论文

【论文级别】硕士论文,硕士毕业论文,硕士研究生论文

【中文关键词】导电网络论文; 界面张力论文; 自组装论文; 双渗流论文; 桥接作用论文; 渗流阈值论文; 阻温特性论文

【中文题名】导电高分子复合材料的导电网络构筑与性能

【英文题名】Design of the Conductive Network in Conductive Polymer Composites and Its Effect on Electrical Properties

【所属分类】工程科技I,材料科学,复合材料

【英文关键词】Electrical conductive network; Interfacial tension; Self-assemble; Double percolation; Bridging effect; Percolation threshold; Resistivity-temperature character

【中文摘要】降低材料的导电填料含量、提高导电性同时改善材料的电性能稳定性是目前高分子基导电复合材料研究的重要方向。对导电复合材料来说,体系的电性能最终是由其所形成的导电网络所控制。因此,设计有效的导电网络是改善材料电性能的根本途径之一。本文以导电网络的设计与构筑为中心,研究了导电复合材料中导电网络的形成及其对材料电性能的影响。本文首先通过界面张力的选择设计,将热力学诱导的聚合物相自组装和填料选择性分布两者相结合,籍此来构筑填料选择性分布在聚合物相界面的

导电网络。发现在CB或MCNT填充PMMA/EAA/PP体系中,由界面张力所控制,能够实现以PMMA、PP为双连续相,聚合物EAA相分布于PMMA╱PP相界面的“三明治”状三连续相结构。同时,导电填料优先分布在EAA 相中。两者相结合,体系可以形成CB或MCNT选择性分布于PMMA/PP相界面的自组装导电网络。这种特殊的导电网络结构的形成,降低了体系的渗流(来源:ABC论文9c网https://www.360docs.net/doc/679143402.html,)阈值,提高了室温电导率。其次,本文以两种不同形态的导电填料同时填充双组分聚合物体系,考察了导电网络的形成及其对材料室温电阻率和阻温特性的影响。结果表明,由于双渗流导电网络的存在及聚合物导电相区——碳纤维的相互桥接作用,体系的体积电导率得到了提高,NTC效应被抑制,电阻热循环稳定性也更好。(来

源:ABCb636论文网https://www.360docs.net/doc/679143402.html,)

【英文摘要】 One of the major research challenges in the development of conducting polymer composite materials is reducing the filler content as much as possible while improving the electrical conductivity and the stability of electrical properties. In this field, the design of the electrical conductive network plays a key role. This dissertation focuses on the design of the electrical conductive network and studying on its influence of the electrical properties of composite.First, a new approach for the selective localization of filler at the interface of polymers phase was reported. This approach relies upon two aspects: the thermodynamically induced phase self-assembly in ternary polymer blends and the thermodynamically induced selective localization of filler in polymer phase. In CB or MCNT filled PMMA/EAA /PP composites, PP and PMMA form two continuous networks, while EAA incorporated with filler forms a continuous sheath structure at the interface of PP/PMMA. Thus, the conductive filler selectively locates

at the interface of PP/PMMA. The filler content is reduced and the electrical conductivity is enhanced in both the CB or MCNT filled system.Quaternary composites consisting of two different types of filler and binary polymer were prepared by melt blending. The microstructure of the conductive networks and the conductivity properties of composite were investigated. The results show that: the double-percolated networks, as well as the mutual bridging between carbon fiber and conductive polymer phase region improve the electrical conductivity and the stability of electrical properties. Besides, the NTC effect is also decreased.

导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势(精)

导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势 熊伟 武汉纺织大学化工学院 摘要:与传统导电材料相比较 , 导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。 关键字:导电高分子分类制备现状 Abstract : Compared with conventional conductive materials, conductive polymer material has many unique properties. Conducting polymers can be us ed as radar absorbing materials, electromagnetic shielding materials, antistatic materials. Describes the structure of conductive polymer materials, types and conducting mechanism, synthesis methods, the application of conductive poly mer materials, research status and development trend. Keywords : conductive polymer categories preparation status 1 导电高分子的结构、种类 按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类 :一类是结构型 (或本征型导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料 [3]。 结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料。 根据加入基体聚合物中导电成分的不同 , 复合型导电高分子材料可分为两类 :填充复合型导电高分子材料和共混复合型导电高分子材料 [5]。

导电聚合物复合材料

导电聚合物复合材料综述 及其在金属管道防腐方面的应用 摘要 本文主要讨论了复合型导电聚合物材料的分类情况、研究现状和存在问题等,并对于用于金属管道防腐方面的导电聚合物涂料的研究和制备提出了初步的思路和设计方案。 关键字:导电;聚合物;复合材料 引言 聚合物材料易成型,易加工,耐腐蚀,比强度高,由于具有优良的特性,在新一代材料中的应用受到了极大的重视,但由于其本身电阻率多处于10-10-lO-20S/m之间,属于绝缘体材料,使其在电子材料领域的应用受到限制,为使其电阻率得到可观规模的下降,并可以广泛应用于能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术中,有关新型的、具有导电性能的聚合物材料研究具有深刻意义。 1.导电聚合物材料的分类 按照结构与组成,导电聚合物材料可分为两大类:一类是本身或经过掺杂处理后具有导电功能的聚合物材料,称为结构型导电高分子材料;另一类是以聚合物材料为基体添加具有高导电性能的有机、无机、金属等导电填料,经过各种手段使其在基体中分散从而形成具有导电性的复合材料,称为复合型导电聚合物材料,又称导电聚合物复合材料。 对于结构型导电聚合物材料,由于分子主链上刚性共轭双键结构和分子间强范德华力作用力,使结构型导电聚合物通常不熔化不溶解。这些特殊的物理性质导致其加工性能差,限制了其的使用和生产。相比之下,导电复合材料可在较大尺度上控制材料性能,而且成本低、品种繁多,易加工和工业化生产,已经被广泛应用于电子、电器、纺织和煤炭开采等领域。此外,导电聚合物复合材料还具有一些特殊的物理现象,如绝缘体向半导体的突变,电阻率对温度、压力、气体浓度敏感性,电流-电压非线性行为,电流噪音等,从而得到广泛的研究与应用。 导电聚合物复合材料主要是由高电导率的导电填料和绝缘性的聚合物基体组成,其中导电填料提供载流子,通过导电填料之间的相互作用来实现载流子在聚合物复合材料中的迁移。将导体或半导体无机材料分散到高分子材料基体中,

大学专业介绍之材料类2(高分子材料与工程、材料科学与工程、复合材料与工程)

大学专业介绍之材料类2(高分子材料与工程 、材料科学与工程、复合材料与工程) 4.高分子材料与工程 培养德智体全面发展,具有良好的科学素养,掌握化学基本理论、基本知识和基本技能,经受过基础研究、应用研究、科技开发、科技管理等系统训练的高分子化学、高分子物理及高分子材料与加工方面的专门人才。系统地学习化学基础理论知识,接受严格基本技能训练。运用化学和物理的基本原理和方法,研究高分子材料的分子设计、合成、结构与性能关系,开发新材料及其应用。具有科研、开发、设计及工艺操作相结合的特点。 业务培养要求:本专业学生主要学习高聚物化学与物理的基本理论和高 1. 2. 3.掌握聚合物加工流变学、成型加工工艺和成型模具设计的基本理论 4.具有对高分子材料进行改性及加工工艺研究、设计和分析测试,并 5.

6.具有对高分子材料改性及加工过程进行技术经济分析和管理的初步 主干课程无机及分析化学、有机化学、物理(含物构)、仪器分析、化工原理、普通化学实验、无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验、仪器分析实验、化工原理实验、化工设备机械基础、化工仪表自动化、机械制图、高分子物理、高分子化学、高分子加工成型原理、高分子流变学、高分子化学实验、高分子物理实验等。 就业方向适宜到科研院所、高等院校从事科研、教学工作;适宜到与石油化工、化工、轻工、工程塑料、特种复合材料、耐高温高分子材料、高分子功能材料、粘合剂与涂料等相关的科研单位、企业、公司从事应用研究、科技开发、生产技术和管理工作。 5.材料科学与工程 材料科学与工程是研究金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的组成、组织结构、制备成型工艺及服役性能之间规律的基本理论与工程应用的学科,是我国21世纪重点发展的专业之一。 培养目标 本专业培养具备宽厚的材料领域的基础知识与技能,能从事科研、技术开发、分析检测、工艺和设备设计、生产经营管理等方面的高级工程技术人才。 主要课程

导电高分子材料的简介

导电高分子材料的简介、应用和发展前景 摘要:与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。 关键词:导电高分子制备方法导电机理性能应用发展趋势 1.简介 高分子材料在很长一段时期都被用作电绝缘材料.随着不同应用领域的需要以及为进一步拓宽高分子材料的应用范围,一些高分子材料被赋予某种程度的导电性以致成为导电高分子材料。导电高分子又称导电聚合物,自从1976年,美国宾夕法尼亚大学的化学家Mac Diarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔(Poly acetylene,简称PA)具有类似金属的导电性(导电高分子的导电性如图);1977年,日本白川英树等人才发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜具有金属导电的性质,电导率达到10S/m。这是第一个导电的高分子材料。人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入。以后,相继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩等能导电的高分子材料。这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。 现有的研究成果表明,发展导电高分子兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能, 具有密度小,易加工成各种复杂的形状,耐腐蚀,可大面积成膜及可在十多个数量级的范围内进行调节等特点,因此高分子导电材料不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品,而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。 1.1导电高分子材料的分类 按结构和制备方法不同将导电高分子材料分为复合型与结构型两大类。复合型导电材料是由高分子和导电剂(导电填料)通过不同的复合工艺而构成的材料。结构型结构型导电高分子又称本征型导电高分子(Intrinsically conducting polymer,简称ICP),是指高分子材料本身或经过少量掺杂处理而具有导电性能的材料,其电导率可达半导体甚至金属导体的范围。 1.2 高分子导电材料的制备方法 复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种:一种是将亲水性聚合物或结构型导电高分子进行混合,另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中。结构型导电聚合物一般用电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子给体或受体进行掺杂后制得。 1.3 导电机理

高分子复合材料重点

高分子复合材料重点

“高分子复合材料”练习题 第1章绪论 2、简述复合材料的特性。 A 比强度和比模量,复合材料的突出特点是比强度与比模量高。 B 抗疲劳性能 C 减振性能 D 过载安全性 E 高温性能良好 F 具有可设计性 第2章基体材料 2、述不饱和聚酯树脂固化中交联剂的选择以及引发剂的结构特点; 交联剂的选择一般对交联剂有如下的要求:高沸点、低粘度,能溶解树脂呈均匀溶液,能溶解引发剂、促进剂及染料;无毒,反应活性大,能与树脂共聚成均匀的共聚物,共聚物反应能在室温或较低温度下进行。 引发剂的结构特点:引发剂一般为有机过氧化物4、简述酚醛树脂的种类及其常用固化剂; 酚醛树脂的种类:a.热固性酚醒树脂 b.热塑性酚醛树脂 c.其它类型酚醛树脂

(a)低压钡酚醛树脂。(b)硼酚醛树脂。(c)改性酚醛树脂。 常用固化剂:热固性塑料酚醛树脂一般采用酸类固化剂。常用的酸类固化剂有盐盐酸或磷酸,也可用对甲苯磺酸、苯酚磺酸或其它的磺酸。 5 简述热塑性树脂的特点及其常用产品; 热塑性树脂的特点:就是加热软化甚至熔融,冷却后硬化,这个过程是可以反复进行的,因此,热塑性树脂的加工成型是非常方便的。 常用的热塑性树脂:有聚乙烯、聚碳酸酌、聚甲醛、聚苯醚、聚矾、豪四氟乙烯等。 6、简述聚苯硫醚的结构及其物理特性。 聚苯硫醚是以硫化钠和对二氯苯为原料制备的,在其分子链中含有苯硫基,分子结构式为右方所 示。 聚苯硫醚为一种线型结构,当在空气中加热到345℃以上时,它就会发生部分交联。固化的聚合物是坚韧的,且是非常难溶的。聚苯疏醚具有优异的综合性能。表现为突出的热稳定性,优良的化学稳定性、耐蠕变性、刚性、电绝缘性及加工成型性。

复合型导电高分子材料的应用及发展前景

复合型导电高分子材料的应用及发展前景 【摘要】介绍了复合型导电高分子的特性、共混和填充复合型导电高分子的制备方法、开发现状及其技术进展。 【关键词】复合型导电高分子;导电性能;共混;填充 1、前言 通常,高分子材料的体积电阻率约为1010~1020Ω〃cm 之间,因而被大量用作绝缘材料。随着现代电子工业和作息技术等产业革命迅速发展,越来越需要具有导电功能高分子材料。导电高分子由于其具有重量轻、易加工各种复杂形状以及电阻率在较大范围内可调等特点,在防静电、电磁屏蔽、微波吸收、电化学及催化等领域得到广泛的应用(1)。导电高分子按其结构组成和制备方法的不同可分为结构型和复合型两大类。目前,复合型导电高分子材料所采用的复合方法主要有两种:一种是将亲水性聚合物或结构导电高分子与基本高分子进行共混,另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中(2)。 2、共混复合型高分子 2.1 与亲水性聚合物共混 作为亲水性聚合物,目前以聚氧化乙烯(PEO)的共聚物占多数,这可能与PEO 同基体高分子相容性较好有关。此外,还有降乙二醇-甲基丙烯酸酯类共聚物等.(3)日本Asahi 公司将ABS、Hips 与亲水性PA 共混制得两种高性能抗静电复合材料AdionA 和AdionH,尤其是后者在相对湿度较低的条件下也表现出较强的抗静电能力,且不受水洗和擦试等影响。在相对湿度为50%温度为23℃的环境中保存4 年后,抗静电性能无变化,机械性能不低于普通HIPS,其它性能则与普通HIPS 相同(4)。三洋化成工业公司开发的以聚醚为主的特殊嵌段共聚物与PMMA、ABS和PA 等基本高分子组成的共混物也具有永久抗静电效果,且相溶性较Goodrich 公司研制的永久性抗静电母料STAT-RITE C.2300非常引人注目,其化学组成可能是以PEP-ECH(表氯醇)共聚物为主要成分的高分子合金。当添加量为15%-20%时,与PVC/PC、PET 及PS系列基体高分子制成的复合材料具有永久性抗静电能力,且价格低廉,热稳定性好(5)。 许多学者研究了基本高分子与亲水性聚合物PEO(或其共聚物)组成的共混体系的形态结构。结果表明,亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下,经较低的剪切拉伸后,在基体高分子表面形成微细的筋状,即层状分散结构,而中心结构则接近球状分布(6)。 2.2 与结构型导电高分子共混 这种共混技术就是采用机械或化学方法将结构型导电高分子和基本高分子进行复合,这是一条使结构型导电高分子走向实用体的有效途径。若将结构型导电高分子和基体高分子达到微观尺度内的共混,则可以获得具有互穿或部分互穿网络结构的复合型导电高分子,通常采用化学法或电化学法进行制备(10)。 3、填充复合导电高分子 这种导电高分子通常是将不同的无机导电填料掺入到普通的基体高分子中,经各种成型加工方法复合制得。导电填料的品种很多,常用的可分成炭系和金属系两大类。炭系填料包括炭黑、石墨和碳纤维等;金属系主要有铝、铜、镍、铁等金属粉末、金属片和金属纤维。此外,还有镀金属的纤维和云母片等。目前研究和应用较多的是由炭黑颗粒和金属纤维填充制成的复合型导电高分子(11)。3.1 炭黑填充型导电高分子

高分子材料和复合材料导学案

高分子材料和复合材料 导学案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第三单元高分子材料和复合材料 编写:王飞审核:何一位作业等第:_______ 班级:________姓名:____________批改日期:_______ 【学习目标】 了解有机高分子材料的分类,认识塑料、纤维、橡胶、功能高分子材料的区别; 【课堂导学】 1、塑料的主要成分是,具有、、、、等优点;塑料按性能和用途可分为、、;按受热情况可分为、。 2、纤维可以分为那两大类: 3、区分不同纤维的常见方法是: 4、橡胶的分类: 5、天然橡胶的主要成分它为分子; 缺点是:;为了改变特性常常要经过处理;使得分子结构变为 6、常见的高分子材料有: 7、复合材料是指: 其优点是: 常见的复合材料有: 二、课堂探究 1.随着社会的发展,复合材料逐渐成为一类新的有前途的发展材料,目前,复合材料最主要的应用领域是( )。 A.高分子分离膜 B.人类的人工器官 c.宇宙航天工业 D.新型药物 2、下列塑料的合成,所发生的化学反应类型与另外三种不同的是() A 聚乙烯塑料 B 聚氯乙烯塑料 C 酚醛塑料 D 聚苯乙烯塑料 3、下列有关高分子化合物的叙述正确的是( )。 A.高分子化合物极难溶解 B.高分子化合物依靠分子间作用力结合,材料强度均较小 C.高分子均为长链状分子 D.高分子材料均为混合物 三、课堂笔记

【巩固反馈】 1.橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物,具有良好的弹性,但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度,加工时往往需进行硫化处理,即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应。橡胶制品硫化程度越高,强度越大,弹性越差。下列橡胶制品中,加工时硫化程度较高的是() A.橡皮筋B.汽车外胎 C.普通气球 D.医用乳胶手套 2、物质不属于天然高分子化合物的是( ) A. 淀粉 B. 纤维素 C. 塑料 D. 蛋白质 3下列各物质属于高分子化合物的是( )。 A.葡萄糖 B.硬脂酸甘油酯 C.TNT I).酶 4下列原料或制成的产品中。若出现破损不可以进行热修补的是( )。 A.聚氯乙烯凉鞋 B.电木插座 C.聚丙烯材料 D.聚乙烯塑料膜 5离分子材料与一般金属材料相比,优越性是( )。 A.强度大 B.电绝缘性能好 C.不耐化学腐蚀 D.不耐热 6、材料科学、能源科学、信息科学是二十一世纪的三大支柱产业。在信息通信方面,能同时传输大量信息,且具有较强抗干扰能力的材料是( )。 A.光导纤维 B.塑料 C.合成橡胶 D.合成纤维 7、“空对空”响尾蛇导弹头部的“红外眼睛”,能分辨出0C的温差变化,它是由热敏陶瓷材料和热释电陶瓷材料做成的。下列叙述中不正确的是( )。 A.“红外眼睛”对热非常敏感 B.“红外眼睛”的热目标是敌机发动机或尾部喷口高温区 C.“红外眼睛”的电阻值随温度明显变化

功能高分子材料复合材料

第四课时§3.3.4 功能高分子材料复合材料 教学过程: 【引言】前面三节课,我们学习了传统意义上的有机高分子材料中的三大合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶),今天,我们来了解第四大合成材料(功能高分子材料)以及复合材料。 【板书】§3.3.4功能高分子材料复合材料 【过渡】何谓功能高分子材料?它的分类如何?它的性能和应用怎样?这些是我们这节课要弄清楚的。 【教师讲解】一、功能高分子材料: 1.功能高分子材料的定义:功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能,又有某些特殊功能的高分子材料。(它是一类性能特殊、使用量小、附加值高的高分子材料。是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的一种新型材料。)2.功能高分子材料的分类: 物理功能高分子材料如:导电材料、光敏性材料、液晶高分子材料 功能高分子材料分离功能高分子材料如:膜材料、吸附分离功能材料 化学功能高分子材料如:高分子试剂、高分子卤化剂3.日常生活中常见的几种功能高分子材料: 【投影】用高吸水性树脂制造的纸尿布高吸水性树脂 【教师讲解】(1)高吸水性树脂 高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料,它本身不溶于水或有机溶剂,与水接触时能在短时间内可吸收自身质量几百倍、上千倍,最高可达5300倍的水,即使挤压也很难脱水,被冠于“超级吸附剂”的桂冠,因此可用作农业、园林、苗木移植用保水剂。高吸水性树脂与苯、乙醇、三氯甲烷、四氯化碳、醋酸等化学试剂混合时,可使试剂脱水,却不与试剂发生化学反应。它吸收试剂中的水分后,变成一种凝胶状的物质。 【投影】 触摸屏导电橡胶按键

【教师讲解】(2)导电性材料 如果在高分子中加入各种导电物质,如铁粉、铜粉、石墨粉等,就可制成导电橡胶、导电塑料、导电涂料、导电胶粘剂等。 【投影】 人造心脏 【教师讲解】(3)医用高分子材料 a.性能:优异的生物相容性;很高的机械性能。 b.应用:制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。 【投影展示】 玻璃钢快船波音767飞机碳纤维网球拍 【过渡】不同的材料具有不同的性能,每种材料都有它的优缺点。如普通金属材料强度大,但易被腐蚀;普通陶瓷材料耐高温,但易碎裂;合成高分子材料强度大、密度小,但易老化。航天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。有没有兼具它们优点的一种材料呢?复合材料的出现很好地回答了这个问题。 【板书】二、复合材料 【学生阅读】P108复合材料定义并回答。 【板书】1.复合材料的定义:复合材料是指两种或两种以上性质不同的材料组合而成的一种新型材料。其中一种材料作为基体,其他的材料作为增强剂。 【教师讲解】由于复合材料克服了单一材料的不足,一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了任一单一材料,是材料科学领域的重大突破。【教师组织讨论】P109有一个“交流与讨论”栏目,请同学们举出实例来说明人们的日常生活越来越离不开复合材料。 【学生回答】日常生活中用的牙刷、塑料碗盆、地板、壁纸、人造心脏、人造骨、关节、网球拍、滑雪板、撑杆、弓箭…… 【教师组织练习】以上事实说明复合材料是人类赖以存在和发展的基础,那么,复合材料的组成怎样?请同学们阅读后完成下列练习:(投影) 1.复合材料是由基体材料和分散于其中的增强材料组成的。 2.钢筋混凝土中的混凝土是基体材料,分布于其中的钢筋是增强材料;石棉瓦用石棉作增

导电复合材料

导电复合材料

导电复合材料的制备及应用浅析 摘要:随着电子工业及信息技术等产业的迅速发展,对于具有导电功能的高分子材料的需求越来越迫切。本文详细介绍了导电高分子材料的分类,介绍了导电复合材料的导电填料的种类及性质,总结了复合型导电高分子材料的制备方法和应用情况。 关键词:复合型;导电高分子材料;制备及应用; 1.前言 通常高分子材料的体积电阻率都非常高,约在1010-1020Ω·cm之间,作为电器绝缘材料使用无疑是非常优良的。但是,随着科学技术的进步,特别是电子工业、信息技术的迅速发展,对于具有导电功能的高分子材料需求愈来愈迫切。世界各国无论是学术界还是产业界都在积极地对这一新兴功能材料进行研究与开发。 关于导电高分子的定义,到目前为止国内外尚无统一的标准,一般是将体 积电阻率ρ V 小于1010Ω·cm的高分子材料统称为高分子导电材料。其中将ρ V 在106-1010Ω·cm之间的复合材料称为高分子抗静电材料;将ρ V 在100-106Ω·cm 之间的称为高分子半导电材料;将ρ V 小于100Ω·cm的称为高分子导电材料。 按照结构和制备方法的差异又可将导电高分子材料分为结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。结构型导电高分子材料(或称本征高分子导电材料)是指分子结构本身能导电或经过掺杂处理之后具有导电功能的共扼聚合物,如聚乙炔、聚苯胺、聚毗咯、聚噬吩、聚吠喃等。复合型导电高分子材料是指以聚合物为基体,通过加入各种导电性填料(如炭黑、金属粉末、金属片、碳纤维等),并采用物理化学方法复合制得的既具有一定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料。目前结构型导电高分子材料由于结构的特殊性与制备及提纯的困难,大多还处于实验室研究阶段,获得实际应用的较少,而且多数为半导体材料。复合型导电高分子材料,因加工成型与一般高分子材料基本相同,制备方便,有较强的实用性,故已较为广泛应用。本论文主要研究了复合型导电高分子材料的制备以及应用。 2.复合型导电高分子材料 2.1复合型导电高分子材料概述 复合型导电高分子材料在工业上的应用始于20世纪60年代。复合型导电高分子材料是采用各种复合技术将导电性物质与树脂复合而成的。按照复合技术分类有:导电表面膜形成法、导电填料分散复合法、导电填料层压复合法三种。 复合型导电高分子材料的分类方法有多种。根据电阻值的不同,可划分为半导电体、除静电体、导电体、高导电体。根据导电填料的不同,可划分为碳系(炭

高分子复合材料

高分子复合材料 高分子复合材料,从狭义上来说是指高分子与另外不同组成、不同形状、不同性质的物质复合而成的多相材料,大致可分为结构复合材料和功能复合材料两种。广义上的高分子复合材料则还包含了高分子共混体系,统称为“高分子合金”。当分散相为金属/无机物时,则称为有机/无机高分子复合材料;而当分散相为异种高分子材料时,则称为高分子共混物。自然界中有大量的高分子复合材料的例子,如树木、蜂巢、燕窝等。 高分子复合材料分为两大类:高分子结构复合材料和高分子功能复合材料。以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分:①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物,如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。②基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂,如不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂,这种复合材料的比强度和比模量比金属还高,是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。高分子功能复合材料也是由树脂类基体材料和具有某种特殊功能的材料构成,如某些电导、半导、磁性、发光、压电等性质的材料,与粘合剂复合而成,使之具有新的功能。如冰箱的磁性密封条即是这类复合材料。 高分子复合材料有以下优异特性:优异的附着力:高分子渗透形成分子之间的作用力,使其与修复部件形成范德华力和氢键链接。优异的机械性能:分析了机械设备在运行过程中所产生的各种复合力的要求,在材料的合成过程中实现了各种数据的均衡性,并具有良好的机械加工性能和延展性能。抗化学腐蚀性能:解决了大多数高温下的有机酸、无机酸及混合酸的腐蚀。材料的安全性:100%固体,材料没有挥发性;无毒无害,可以和皮肤直接接触。 所以它的应用范围比较广,已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料,称具有特殊用途与功能的为功能高分子。高分子是生命存在的形式,所有的生命体都可以看作是高分子的集合。树枝、兽皮、稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中,纸、树胶、丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。 例如,将水泥砂浆与聚合物等材料以适当比例配制而形成的聚合物水泥砂浆,因其材料组成中有热塑性高分子化合物,在固化剂作用下可形成不溶、不熔硬质的复合材料,此复合材料具有包括抗冲耐磨性能在内的许多优良力学性能。因此,选择合适的材料组成成分并确定其配合比,是实现材料优良性能的先决条件。 上海复鑫分析技术中心研发团队在长期实验室分析经验的积累中,一直坚持专注于成分分析领域,产品种类涵盖:塑料、橡胶、钢材、胶粘剂、涂料、油墨、清洗剂、水处理助剂、表面处理剂、金属加工液、建筑类添加剂、油田助剂、脱模剂、助焊剂等八大行业的四十余个品类。依托复旦大学、上海交大等高校的国家重点实验室作为技术平台,并通过与上海有机化学研究所、上海材料研究所等机构的紧密合作,不断挖掘一线市场需求,服务长三角、全国乃至东南亚和北欧的客户。

导电高分子材料综述

课题名称:导电高分子材料的研究进展及发展趋势 检索主题词:导电高分子材料 检索工具:万方数据知识服务平台 检索途径及步骤:登录学校图书馆网站,从“中文资源”分类中找到“万方数据资源(主网站)”,选择“高级检索”,规定好想要检索的文献类型,出版时间,主题等进行检索。 导电高分子材料的研究进展及发展趋势综述 高材1208 2012012247 曹凯 摘要:介绍了导电高分子材料的类型,分析了导电材料的导电机理,对其在实际中的应用进行了研究和总结,并且在此基础上展望了导电高分子材料的未来发展趋势。 关键词:导电;高分子材料;机理;应用;发展 引言: 近年来, 导电高分子的研究取得了较大的进展, 科学家对其合成、结构、导电机理、性能、应用等方面经过多年的研究, 已成为一门相对独立的学科。按导电性质的不同,导电高分子材料分为复合型和结构型两种。前者是利用向高分子材料中加人各种导电填料来实现导电,而后者是通过改变高分子结构来实现导电。在社会的发展中,需要这种材料的地方有很多,这也使得对进行加工和应用的研究受到了人们着重地关注。 1导电高分子材料分类 按照材料的结构与组成,可将导电高分子材料分为两大类。一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型(或本征型)导电高分子材料。 1.1复合型导电高分子材料 复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的材料。几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势,用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。 1.2结构型导电高分子材料 结构型(又称作本征型)导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性,由其结构提供导电载流子,一旦经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质,它们导电时的载流子主要是离子。电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料。导电时的载流子是电子(或空穴),这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。 2电高分子材料的导电机理 2.1复合型高分子材料导电机理 复合型导电高分子材料导电性主要取决于填料的分散状态”J。根据渗流理论,原来孤立分散的填料微粒在体积分散达到某一临界含量以后,就会形成连续的导电通路。这时离子

高分子复合材料现状及发展趋势

高分子复合材料现状及发展趋势 8090216 王健敏 摘要:本文概述了高分子复合材料近年来的最新发展状况以及未来的发展趋势。针对不同的高分子复合材料,文章分别简要概括了液晶高分子复合材料、纳米高分子复合材料以及导热高分子复合材料这三种目前发展最为迅猛的高分子复合材料各自的发展状况。通过相关文献所报导的对于复合机理或者是具体应用上的报导,可以得知高性能、高功能、合金化、精细化、智能化的高分子复合材料是未来材料发展的主要方向之一。 关键词:液晶高分子复合材料、纳米高分子复合材料、导电高分子复合材料 21世纪是科技迅猛发展的时代,随着科学技术的发展,人们对聚合物材料的应用性能的要求日益提高,仅由合成法制备新的聚合物越来越难以满足要求的应用性能,而高分子复合材料所表现出来的优异性能引起了科学家的极大关注。高性能、高功能、合金化、精细化、智能化的高分子复合材料将在21世纪发挥出巨大的作用和无限的生命力。目前,高分子复合材料主要有高分子液晶复合材料、高分子纳米复合材料等。另外由于导热高分子复合材料的用途广泛及应用价值巨大,因此将它单独列为一类。随着科学技术的发展,这几类高分子复合材料都得到了长足的发展,下面将分别介绍各种高分子复合材料的发展状况。 1、高分子液晶复合材料

自从1888年奥地利植物学家F. Reinitzer在合成苯甲酸胆甾醇时发现了液晶后[1] , 人们对液晶材料的探索就从未停止。在1966年Dopont 公司首次使用各向异性的向列态聚合物溶液制出商品纤维——Fi2bre B后,高分子液晶走向了工业化道路。至本世纪,高分子液晶的研究已成为高分子学科发展的一个重要方向。液晶高分子当前的发展趋势是:降低成本;发展液晶高分子原位材料;开发新的成型加工技术和新品种;发展功能液晶高分子材料。目前,关于热致液晶高分子的原位复合是液晶高分子复合领域的一大热点。 原位复合材料是以热塑性树脂为基体, 热致液晶高分子为增强剂, 利用热致液晶聚合物易于自发取向成纤维或带状结构的特点, 在共混熔融后拉伸或注射成型时, 体系中的分散相TLCP 在合适的应力作用下取向形成微纤结构, 由于刚性分子链有较长的松弛时间,在熔体冷却时能被有效地冻结或保存在T P 基体中, 从而形成一种自增强的微观复合材料, 即热致液晶原位复合材料[2]。热致液晶高分子( TLCP) 具有高强度、高模量和自增强性能, 杰出的耐高温和冷热交变性能, 优异的阻燃性、耐腐蚀性、耐磨性、阻隔性和成型加工性能, 线胀系数和摩擦系数小, 尺寸稳定性高, 抗辐射、耐微波、综合性能十分优异, 被誉为超级工程材料。 据相关报道,由于碳纳米管( CNT ) 具有卓越的力学、热学、电学等理化性能, 因而广泛用于高分子复合材料改性, 由于长径比较大,只需添加极少的CNT, 就可以显著改善高分子基体的性能[3],国内外学者对以各种聚合物为基体的CNT /聚合物纳米复合材料进行了广

有机导电高分子材料

有机导电高分子材料——聚苯胺 聚苯胺(PAn)是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一,具有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点,是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。PAn还有独特的掺杂机制,优异的物理化学性能,良好的光、热稳定性,使其拥有许多独特的应用领域。目前正应用于许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等,而且对这些技术的应用探索也已取得了重要进展,并逐步向实用化迈进,显示了PAn极其广阔且诱人的发展前景。 物质的能带结构决定其电学性质,物质的能带由各分子或原子轨道重叠而成,分为价带和导带[1]。通常是价带宽度大于10.0eV时,电子很难激发到导带,物质在室温下是绝缘体;而当价带宽度为1.0eV时,电子可通过热、振动或光等方式激发到导带,物质为半导体;经掺杂的PAn,其π成键轨道组成的价带与π反键轨道组成的导带之间的能带宽度(价带)为1.0eV左右,所以PAn 有半导体特性。PAn 的导电机理与其他导电高聚物的掺杂机制完全不同:它是通过质子酸掺杂,质子进入高聚物链上,使链带正电,

为维持电中性,对阴离子也进入高聚物链,掺杂后链上电子数目不发生变化,其导电性能不仅取决于主链的氧化程度,而且与质子酸的掺杂程度有关。PAn用质子酸掺杂时优先在分子链的亚胺氮原子上发生质子化,生成荷电元激发态极化子,使PAn 链上掺杂价带上出现空穴,即P型掺杂,使分子内醌环消失,电子云重新分布,氮原子上正电荷离域到大共轭键中,使PAn 呈现出高导电性。 国内外已相继开展了导电高聚物雷达吸波材料的研究,并取得了一定的进展。聚苯胺吸波材料[20]主要分为掺杂型聚苯胺吸波材料、聚苯胺/无机复合吸波材料、聚苯胺/聚合物复合吸波材料、聚苯胺微管复合吸波材料。掺杂态聚苯胺属于电损耗型介质,其吸波特性与掺杂剂、掺杂度、制备工艺等条件有密切关系,尤其是与材料的电磁性质——电磁参数有直接关系,对微波呈现较好的吸收性能,但掺杂聚苯胺仍存在吸收小、吸收频带窄等缺点,不能满足应用的需要;利用磁性物质物理再掺杂和聚苯胺化学原位聚合法把聚苯胺和高磁感软磁材料以适当的形式复合制备聚苯胺/无机复合吸波材料,具有良好的吸波特性;根据逾渗理论,可将聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、乙丙橡胶、聚酰胺等作为有机基体,利用原位聚合法和机械共混

高分子复合材料复习题

《高分子复合材料》复习题 基本概念 1强度材料在外力作用下抵抗永久形变或断裂的能力。 2 比强度材料极限强度与密度的比值。 3模量材料在弹性变形阶段,应力与应变成正比例关系,比例系数为模量。 4 比模量模量与密度的比值。 5复合后的产物为固体时才称为复合材料,若复合产物为液体或气体时就不称为复合材料。 6用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料。 7 按基体材料分类聚合物基复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料 8 按材料作用分类结构复合材料功能复合材料 9 连续纤维增强金属基复合材料,在复合材料中纤维起着主要承载作用。 10 在连续纤维增强金属基复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的性能为主。 11非连续增强金属基复合材料,基体是主要承载物,基体的强度对非连续增强金属基复合材料具有决定性的影响。 12 铁、镍元素在高温时能有效地促使碳纤维石墨化,破坏了碳纤维的结构,使其丧失了原有的强度,做成的复合材料不可能具备高的性能。 13 结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。 14 连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少得单相铝合金,而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。 15用于1000℃以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物,较成熟的是镍基、铁基高温合金。 16 复合材料的界面效应包括传递效应、阻断效应、不连续效应、散射和吸收效应及诱导效应。 17常用的陶瓷基体主要包括玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。 18 复合材料中的基体有三种主要的作用:把纤维粘在一起;分配纤维间的载荷;保护纤维不受环境影响。 19 降解指聚合物主链的断裂,它导致相对分子质量下降,使材料的物理力学性能变坏。交联是指某些聚合物交联过度而使聚合物变硬、发脆,使物理力学性能变坏。 20 热固性树脂分类不饱和聚酯树脂环氧树脂酚醛树脂 21 不饱和聚酯树脂是指有线性结构的,主链上同时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。 22 应用最广泛的交联剂是苯乙烯。 23 引发剂一般为有机过氧化物,它的特性通常用临界温度和半衰期来表示。临界温度是指有机过氧化合物具有引发活性的最低温度;半衰期是指是给定的温度条件下,有机过氧化物分解一般所需要的时间。 24 凡是含有二个以上环氧基的高聚物统称为环氧树脂。 25热塑性聚合物是指具有线型或支链型结构的那一类有机高分子化合物,这类聚合物可以反复受热软化(或熔化),而冷却后变硬。 26 无碱玻璃纤维(E玻纤)最大的特点是电性能好,因此也把它称作电器玻璃。 27 当纤维存放一段时间后,会出现强度下降的现象,称为纤维的老化。 28 玻璃纤维的疲劳一般是指纤维强度随施加负荷时间的增加而降低的情况。 29玻璃纤维织物的品种很多,主要有玻璃纤维布、玻璃纤维毡、玻璃纤维带等。 30 碳纤维的制造方法可分为两种类型,即气相法和有机纤维碳化法。 31 制作碳纤维的主要原料有三种:人造丝、聚丙烯腈纤维、沥青。 32 碳化硅纤维的制造方法主要有两种:化学气相沉积法和烧结法。 33 硼纤维是一种将硼元素通过高温化学气相法沉积在钨丝表面制成的高性能增强纤维。 34 晶须分为陶瓷晶须和金属晶须两类,用作增强材料的主要是陶瓷晶须。 35 对于聚合物基复合材料,其界面的形式可以分成两个阶段:第一阶段是基体与增强纤维的接触与浸润过程;第二阶段是聚合物的固化阶段。 36 界面结合力又可分为宏观结合力和微观结合力,前者主要指材料的几何因素,如表面的凹凸不平、裂纹、空隙等所产生的机械铰合力;后者包括化学键和次价键,这两种键的相对比例取决于组成成分及其表面性质。 37金属基纤维复合材料的界面结合可以分成物理结合溶解和浸润结合反应结合。 38 物理结合是指借助材料表面的粗糙形态而产生的机械铰合,以及借助基体收缩应力包紧纤维时产生的摩擦结合。 39 表面处理就是在增强材料表面涂覆上一种称为表面处理剂的物质,这种表面处理剂包括浸润剂及一系列偶联剂和助剂等物质,以利于增强材料与基体间形成一个良好的粘结界面,从而达到提高复合材料各种性能的目的。 40 玻璃纤维与树脂的界面粘结性不好,故常采用偶联剂涂层的方法对纤维表面进行处理。

导电高分子材料

导电高分子材料 导电高分子材料概述 摘要导电高分子材料具有高电导率等与一般聚合物不同的特性。文章综述了导电高分子的分类,研究进展,制备方法以及在作为导电材料,电极材料,显示材料,电子器件,电磁屏蔽材料及催化材料方面的应用。 关键词:导电高分子,制备,应用 Abstract :Conductive polymeric materials have the properties such as high conductivity that different from traditional polymeric materials.This paper reviews the classification of conductive polymers, research progress,Preparation methods and Conductive polymeric materials applied as the conductive material, electrode materials, display materials, electronic devices, electromagnetic shielding materials and the application of catalytic materials. Keywords: Conductive polymeric materials, Preparation,application 传统高分子材料的体积电阻率一般介于1010,1020Ω?cm之问,一直作为电绝缘材料使用。自从1997年,美国化学家MacDiarmid、物理学家Herger和日本化学家Shirakawa[1]发现掺杂聚乙炔具有良好导电性后,世界各国科学家纷纷投入到导电聚合物的研究当中,各种有机导电聚合物相继出现,其应用范围也日益扩大,广泛应用于各种家用电器、航空航天、抗静电涂料、雷达吸波材料、电磁屏蔽材料和传感器等方面,极大地丰富和改善了人们的生活。 1.导电聚合物的分类

导电高分子材料

导电高分子材料概述 摘要导电高分子材料具有高电导率等与一般聚合物不同的特性。文章综述了导电高分子的分类,研究进展,制备方法以及在作为导电材料,电极材料,显示材料,电子器件,电磁屏蔽材料及催化材料方面的应用。 关键词:导电高分子,制备,应用 Abstract :Conductive polymeric materials have the properties such as high conductivity that different from traditional polymeric materials.This paper reviews the classification of conductive polymers, research progress,Preparation methods and Conductive polymeric materials applied as the conductive material, electrode materials, display materials, electronic devices, electromagnetic shielding materials and the application of catalytic materials. Keywords: Conductive polymeric materials, Preparation,application 传统高分子材料的体积电阻率一般介于1010~1020Ω?cm之问,一直作为电绝缘材料使用。自从1997年,美国化学家MacDiarmid、物理学家Herger和日本化学家Shirakawa[1]发现掺杂聚乙炔具有良好导电性后,世界各国科学家纷纷投入到导电聚合物的研究当中,各种有机导电聚合物相继出现,其应用范围也日益扩大,广泛应用于各种家用电器、航空航天、抗静电涂料、雷达吸波材料、电磁屏蔽材料和传感器等方面,极大地丰富和改善了人们的生活。 1.导电聚合物的分类 导电高分子材料按结构和制备方法不同可分为结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。根据结构特征和导电机理不同可分成三类:载流子为自由电子的电子导电聚合物、载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物、以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。 1.1结构型导电高分子材料 结构型(又称作本征型)导电高分子[2]是指高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料由于其结构的特点,能够提供载流子而具有导电性,经掺杂后,电导率可达到金属的导电水平。从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。 1.2复合型导电高分子材料 复合型导电高分子材料[3]是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的。通常是填充高效导电粒子或导电纤维,较普及的是炭黑填充型和金属填充型。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势。 1.3电子导电聚合物 电子导电聚合物是导电聚合物中种类最多,研究最早的一类导电材料,在电子导电聚合物的导电过程中载流子是聚合物中的自由电子或空穴。高分子聚合物中的π键可以提供有限离域,当高分子聚合物中具有共轭结构时,π电子体系增大,电子的离域性增强,共轭体系越大,离域性也越大,电子的可移动范围也就

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