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《内蒙古科技大学》 2010年
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铁粉填充的导电硅橡胶复合材料的制备与压阻性能研究

刘曌娲  
【摘要】:将导电填料分散在硅橡胶中制得的导电硅橡胶,是复合型导电高分子材料领域日趋活跃的一个分支。基于导电橡胶的抗静电材料、电磁屏蔽材料、导电材料等在电子、航空航天、服务行业得到广泛应用,对推动国民经济增长具有十分重要的作用。本文采用微米级羰基铁粉(粒状)和羰基多晶铁纤维(纤维状)为导电填料,制备了两种导电硅橡胶复合材料,并对这两种材料的压阻性能进行了实验研究和理论分析,为后续开发新型导电复合材料奠定了实验基础。本文的主要工作如下: 采用磁场辅助硫化工艺制备了含微米级羰基铁粉的导电硅橡胶复合材料,测量了体系的压阻特性。结果发现,该复合材料显示了丰富的压阻特性,初始电阻大于10~(10)Ω的体系显示负压阻特性,而小于10~(10)Ω的体系显示正压阻特性;填充了10%、20%、50%铁粉的硅橡胶在0.2MPa前后出现正压阻渗流转变,电阻变化达3~5个量级,然而,φ=50%、B=0.2T体系显示线性正压阻特性。研究认为,体系压阻行为的复杂性与磁场在基胶中诱导的导电路径构象的多样性有关,为新型材料的研究提供了新的方向。 采用类似的工艺制备了含羰基多晶铁纤维的导电硅橡胶复合材料,测量了体系的压阻特性。结果发现,该复合材料具有优异的导电性,改变了未经磁场处理时需要添加大量的铁纤维的现状。本实验仅需加φ=1.0wt%的含量,即可达到不足1Ω的电阻,完成渗流转变,且均显示负压阻特性。研究显示,羰基多晶铁纤维有序排列减少了铁粉随机排列的损失,相同电阻下提高了铁粉的利用率;并且,导电通路随磁场强度的增强不断完善,电阻值不断降低。研究认为,在磁场诱导的有序排列下,复合材料体系的压阻行为主要受铁粉形状的影响,减少了导电通路电子的流动阻力。 对粒状和纤维状铁粉制得的复合材料进行对比,比较了铁粉形状对材料组织和电性能的影响。测量结果发现,经过磁场处理的粒状铁粉体系渗流阈值为5wt%,最小电阻为10~6Ω,而纤维状铁粉体系渗流阈值仅为0.2wt%,最小电阻低于1Ω;前者在10~(10)Ω前后出现正压阻效应和负压阻效应,而后者只出现负压阻效应。研究显示,纤维铁粉有较大的长径比,其排列组织的轴向导电性、抵抗变形能力大大优于粒状铁粉,因此决定了它们的复合材料电学性能的差异。
【学位授予单位】:内蒙古科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB332

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【引证文献】
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