纳米填充型聚合物的制备及其导电性的研究

【摘要】：在电子工业高速发展的今天,随着计算机,电子医疗器械和各种通信设备的普及,电磁波的干扰问题正越来越严重。为了保证电子设备正常操作的环境,必须对这些设备和装置实施屏蔽,防止电磁波干扰。就目前而言屏蔽电磁波用的导电涂料的种类主要有镍系、铜系、银系三种。从电气特性或价格来看,铜最适合在电磁波屏蔽中使用,可是面对容易氧化的问题又不得不使用镍系涂料。因为时间长了,铜粉尤其是纳米铜粉表面极易形成致密的氧化层,使它从导电体变成绝缘体,从而失去了屏蔽电磁波的能力。 纳米粒子由于比表面积大、表面能高,粒子间极易团聚,而且一旦团聚,通常的机械手段也难以将其再打开、分散,另外金属纳米材料与有机材料的相容性也不好,这样就限制了纳米粒子的应用范围,要解决这一问题,就必须对纳米粒子进行表面处理,以改善纳米粒子的分散性。 通过有机物对金属纳米粉的表面改性及包覆,可以改善其自身的缺点,能使其发挥最佳的效果。 本论文中,对纳米铜粉的改性有两个目的:(1) 将纳米铜粉的表面氧化层去除,用一系列的表面活性剂、偶联剂、高分子聚合物来进行改性,使得纳米铜粉具有较高的抗分散性;(2) 利用化学镀法和直流等离子体法,在纳米铜颗粒表面镀覆有一层银层和石墨层,使其具有优良的导电性和优良的抗氧化性。 通过对活化指数测定,来评定改性剂的最佳用量,改性温度和改性时间,对未改性和改性后的铜纳米粉进行表面电阻率的测试,FT-IR表征,XRD表征,TGA和SDTA表征进行分析,从而提出了各种改性剂对纳米铜粉的改性机理。 采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、硅烷偶联剂KH-560、油酸对纳米铜粉进行表面改性,并根据改性后活化指数选择了最佳改性条件,分析了改性剂与纳米铜粉之间的作用方式,并通过其表面电阻率来推出它的导电渗流阈值。结果表明,结合活化指数和表面电阻率而言,油酸是一种优良的纳米铜粉改性剂;并通过化学镀法和直流等离子体电弧法在纳米铜颗粒表面镀覆了一层致密的银层、石墨层,从而有效地防止颗粒表面与空气的接触,达到良好的抗氧化效果。从而期望最终能够得到既有良好的分散性,又有良好的抗氧化性的纳米铜粉。