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石墨作爲導電複合材料的應用

2019/12/14 17:50:46

石墨是新型的導電填料之一,較常用的炭黑具有導電性好、摩擦損耗低、汙染小等優點,而膨脹石墨加入可以大大提高高分子材料的導電性,使聚合物出現了從絕緣體和半導體的轉變,因此,在導電複合材料具有重要的應用價值。今天歐爾石墨小編就爲大家講解膨脹石墨作爲導電填料制備聚合物基導電複合材料:


        将可膨胀石墨膨脹後制成膨脹石墨,然後使膨脹石墨呈納米石墨薄片分散在聚合物基體中,可制得聚合物基納米導電複合材料。由于石墨在基體中呈納米分散,因此基體的力學性能降低不大,同時石墨呈片層狀,因此很容易在基體中形成導電網絡,石墨用量少即可達到很好的導電性能,這些是采用其他導電填料所無法做到的。因此,膨脹石墨作爲導電填料制備聚合物基導電複合材料方面的研究近年成爲熱點。
        膨胀石墨作为导电填料制备聚合物基导电复合材料可采用原位聚合插层方法。将膨胀石墨分散于70%的乙醇水溶液中,超声分散处理8h后过滤烘干得到纳米石墨薄片,然后将纳米石墨薄片与甲基丙烯酸甲酯单体混合均匀后再聚合,得到聚甲基丙烯酸甲酯 /纳米石墨复合材料,复合材料的导电逾渗阀值仅为1.0%,远低于聚甲基丙烯酸甲酯 /普通石墨复合材料的导电逾渗阀值5.5%, 当纳米薄片石墨的质量分数为4.0%时,复合材料的电导率达103S·cm。此外,有研究者采用原位聚合插层方法制备研究了聚苯乙烯和聚酰胺与膨胀石墨的纳米导电复合材料。
        膨胀石墨作为导电填料与聚合物复合还可采用膨胀石墨与聚合物混合插层方法,混合插层方法有溶液插层法和熔体插层法两种。溶液插层法得到的导电复合材料的导电性能好,导电逾渗阀值约2%( 体积分数) 左右,但是制备工艺过程复杂并且消耗大量有机溶液,工艺成本很高,实际应用意义不大。熔体插层法是最有前途的方法,但是直接将膨胀石墨与聚合物进行熔体插层得到的导电复合材料的导电性能较差,导电逾渗阀值高。先将膨胀石墨经表面活性剂处理后再与聚合物进行熔体插层,工艺过程简单,并且制备得到的聚合物基导电复合材料具有优异的导电性能,导电逾渗阀值较低。