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《浙江大学》 2002年
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Sn-Pb合金聚合物基复合材料的制备与性能研究

刘静  
【摘要】:与通常的金属相比,Sn-Pb(Tm=183℃)合金具有较低的熔点,在通常的聚合物的加工温度窗口能够实现固态与液态之间的转变,因此如果选用Sn-Pb合金作为填料,制得的聚合物基复合材料能够在制备和使用的过程中实现刚性粒子和可变形液滴之间的转变,填料物态的转变会给复合材料带来一些特殊的性能。本文以Sn-Pb为填料,重点研究了低熔点合金聚合物基复合材料的电学性能和动态流变行为。 在论文第一部分,概述了聚合物基复合材料的电学性能和流变行为的国内外研究背景,在此基础上阐述了本论文的提出和所要研究的内容。 第二章重点研究了Sn-Pb合金聚合物基复合材料的电学性能,具体为制备工艺对导电性能的影响、导电性能的温度依赖性和环境(主要为溶剂中)依赖性。通过研究发现,混炼法制备过程中合金表面会氧化,所以此法制得的复合材料导电性能最差;球磨法由于容易使合金颗粒在聚合物基体中形成导电网络,制得的复合材料导电性最好。在低于合金熔点的温度下加工复合材料,导电性较好;而在合金熔点以上加工时,合金的刚性粒子转变成合金液滴,不易形成导电网络,复合材料的导电性能较差,且不出现渗流现象。通过对其电阻率温度依赖性的研究发现:当基体为聚苯乙烯时,发现了一种特殊的正温度系数(PTC)效应,与传统的聚合物基PTC材料不同,该材料的PTC转变出现在合金的熔点附近,而非聚合物基体的熔点或玻璃化转变温度处;当基体为(半)结晶聚合物时,如高密度聚乙烯(HDPE)时,复合材料既在聚合物基体熔点处又在合金熔点处出现PTC转变,我们称这种现象为双温度系数效应(d-PTC)。我们还通过对合金表面进行改性,实现了导电网络结构的稳定化,大大增强了复合材料阻温特性的可重复性,从而使得这一特殊PTC效应的实用化成为可能。此外,本文还研究了导电复合材料在不同溶剂中电阻率的变化,发现电阻率在一定的时间时会快速的升高,并达到饱和值,这种电阻率的变化是由聚合物基体在溶剂中的溶涨引起的,所以达到饱和值时的电阻增长倍数取决于溶剂的种类。 浙江大学硕士论文 论文的第三章讨论了Sn-Ph合金聚合物基复合材料的动态流变行为,研究发现 复合材料在合金的熔点处出现一个新的内耗峰。当基体选用粉状HDPE(即可以出 现双PTC的试样)时,发现其动态流变行为和电学性能有很多的相似规律,当合 金以刚性粒子存在时,且体积含量大于29%,会明显地改变低频区的粘弹行为, 出现所谓的“第二平台”,29%也是双PTC出现的临界体积含量,合金含量达到 临界体积含量时可以形成网络结构:当合金颗粒以可变形液滴出现时,合金液滴的 形变和松弛在较低的合金含量下是第二平台出现的真正原因。当基体为粒状的 HDPE时,研究发现当合金含量大于35%,并且测试温度高于合金熔点时会出现粘 弹行为在低频区的最小值,升高测试温度,延长保温时间,增加合金含量对这一特 殊松弛现象是等效的。另外,本章还研究了合金经过表面处理后对其动态流变行为 的影响,发现Sn干 合金进行表面改性能使得复合材料的内耗降低。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB332

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