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聚氨酯PTC涂层的制备研究

胡慧荣  
【摘要】: 本文在查阅大量国内外有关聚合物/CBPTC导电复合材料文献资料的基础上,提出向无PTC效应的非结晶性聚氨酯(PU)涂料基体中加入有机晶体以获得具有PTC效应的涂料的设想。 考虑导电体的价格、分散性、填充量以及对材料性能的影响,本文选用了炭黑N550作为导电功能体。本文首先研究了聚氨酯的固化反应。用X射线衍射(XRD)对晶体A、晶体B、晶体C、晶体D的结构进行了表征,发现晶体A、晶体D为单斜晶。用红外(IR)对固化后聚氨酯结构进行表征,结果表明晶体A与晶体D和聚氨酯发生了化学结合。 本文还研究了炭黑含量对聚氨酯/炭黑复合体系导电性的影响。用SEM测试技术研究了体系的微观结构。结果表明:随着CB含量的增加,体系的室温电阻率下降9个数量级,渗流阈值在19%左右。SEM照片显示,未改性的CB在聚氨酯基体中分散均匀。 本文重点研究了有机晶体对聚氨酯/炭黑复合体系的电性能的影响,并用SEM、XRD、DSC等测试方法对体系结构和热性能进行了表征。实验结果表明,加入晶体B、晶体C的聚氨酯/CB复合体系不具有PTC效应,但体系的电阻率随晶体含量的增加而增大;加入晶体A和晶体D的复合体系具有明显的PTC效应,且PTC强度达1~3个数量级。IR证明晶体A与晶体D和聚氨酯发生了化学结合;XRD说明非晶的聚氨酯转变为了部分结晶的聚氨酯。这说明只有参加化学反应的晶体才具有明显的PTC效应,简单添加型的晶体由于体系界面缺陷较大,不产生PTC效应。用DSC测试结果表明,聚氨酯/炭黑/有机晶体复合体系的PTC开关温度与有机晶体的熔点基本一致,可以通过控制加入的有机晶体的熔点来控制复合体系的PTC开关温度。


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