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聚氨酯/纳米银复合薄膜的制备及结构与性能研究

洪凤宏  
【摘要】: 本文采用热处理还原银盐原位引入银粒子的方法,成功制备了聚氨酯/天然石墨-纳米银(PU/C-Ag)导电复合薄膜,用两种不同的银源制备了PU/Ag复合薄膜,并通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)观察了该复合薄膜的微观结构,用X射线衍射仪(XRD)跟踪了银的还原和银粒子的生长过程,探讨了加热温度和加热时间对银还原过程的影响,并研究了纳米银的生成和聚集对PU/C复合体系导电性能的影响。 对PU/C和PU/C-Ag两种复合体系进行了比较,结果表明:PU/C-Ag的导电性要明显高于PU/C。这是因为银盐引入后,随着热处理的进行,银粒子不断的生成和聚集,并最终以纳米尺寸(约10nm)均匀分散在聚合物基体中。纳米银粒子在天然石墨粒子之间起到了桥梁的作用,改善了复合体系的导电通路,显著提高了复合体系的导电性。 为了研究分子链柔顺性对银的迁移的影响,本文制备了PU/Ag和聚酰亚胺(PI)/Ag复合薄膜,通过比较二者的电阻,以及扫描电镜观察复合薄膜表面的粒子形貌,发现PU/Ag复合薄膜中的银粒子并没有迁移到复合薄膜的表面。这是由于PU的玻璃化转变温度(Tg)低,链段柔软,分子链紧密堆积,限制了银粒子的迁移运动。而PI因为分子链刚性较大,不容易紧密堆积,形成的银粒子可以沿链间自由体积迁移,另一方面,高温条件下,增加了银粒子迁移动力,因此银粒子能迁移到薄膜的表面。 分别采用醋酸银(AgAc)和硝酸银(AgNO_3)来作银源制备PU/Ag复合薄膜,通过SEM和TEM的观察,发现用AgAc作银源时还原出来的银粒子呈球状,而AgNO_3作银源时还原出来的银粒子呈现不规则的形状。 以醋酸银为银源,制得了具有中等反射率的PU/Ag复合薄膜,其上表面的反射率在35%~50%,下表面的反射率在40%~60%。


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