尼龙6复合材料介电性能度正温度系数效应的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:FalyE
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为尼龙材料最主要产品之一——尼龙6(PA6),自上世纪30年代被发明以来,可通过挤出、注塑、纺丝等工艺加工成多种规格的产品,在建材、纺织、汽车等领域具有广泛的应用。随着经济的高速发展,尼龙6制品的应用范围被逐渐拓展,成为以塑代木、以塑代钢、以塑代瓷的重要材料之一。但纯尼龙6缺乏功能性,难以满足一些特定领域的性能要求,这不利于尼龙6制品的发展和推广。鉴于此,本文通过在尼龙6中添加二氧化钛(Ti O2)制备高介电常数的电介质复合材料;为满足感光鼓用阻挡层材料湿热环境下电阻稳定性的要求,将复合材料与两种非极性热塑性树脂共混,研究了不同树脂对尼龙6复合材料介电性能及电阻率湿热稳定性的影响;同时,研究了碳系填料和低熔点有机材料对尼龙6复合材料的正温度系数效应(PTC效应)和居里温度(Tc)的影响。首先采用介电填料Ti O2、氧化铝(Al2O3)、不同比表面积的二氧化硅(Si O2-HL150、Si O2-HL200)制备了四种尼龙6复合材料,与其他三种介电填料相比,PA6/Ti O2复合材料具有较高的介电常数和较低的介电损耗。系统研究了Ti O2含量对PA6/Ti O2复合材料的介电性能、吸水性能、电阻率稳定性和微观形貌的影响,结果表明,随着Ti O2用量的增加,尼龙6复合材料的拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量有所提高,而冲击韧性几乎保持不变;复合材料的介电常数随着Ti O2含量的增加出现明显的上升,介电损耗则出现明显的下降;Ti O2的引入在一定程度上降低了尼龙6复合材料的吸水性,相较于纯尼龙6,含量为20wt%的复合材料在5小时浸泡后吸水率下降了1.07wt%,但随着浸泡时间的延长,材料的电阻率大幅下降,电阻率稳定性较差,当浸泡5小时后PA6/Ti O2复合材料电阻率为2.1×1010Ω·cm。由于Ti-O键和酰胺基团的相互作用,有利于二氧化钛和尼龙6产生界面极化,Ti O2在复合材料中分散均匀,从而提高复合材料的介电常数,以PA6/Ti O2复合材料作为电荷阻挡层,在感光鼓充电时可被极化,能有效保持感光鼓表面的电位差。由于分子链中存在极性较强的酰胺键,尼龙6制品的吸水性较为严重,尤其作为电介质材料用于打印机中的感光鼓时,容易受潮湿环境影响导致复合材料电阻率不稳定,打印制品质量下降。为了解决这种问题,本论文将PA6分别与高密度聚乙烯(HDPE)和聚苯乙烯(PS)熔融共混,并加入二氧化钛为介电填料,制备了PA6/HDPE/Ti O2和PA6/PS/Ti O2两类电介质复合材料。研究结果发现,加入HDPE后复合材料的电阻率湿热稳定性高于PS体系,且介电常数在交变电场中较为稳定;随着HDPE用量上升,尼龙6复合材料的电阻率变化不大,维持在3.7×1014Ω·cm,但材料的吸水率明显下降,HDPE为20wt%时其浸泡5小时后的吸水率下降至1.49wt%,相比于没加HDPE的PA6复合材料(3.29wt%)下降了1.8wt%,电阻率稳定性显著提高;但材料的拉伸强度和韧性有所下降,为此加入大分子相容剂改善复合材料的界面相容性,系统研究了相容剂种类对PA6复合材料的力学性能及湿热环境下电阻率稳定性的影响,三种相容剂乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、乙烯-醋酸乙烯共聚物接枝马来酸酐(EVA-g-MAH)、高密度聚乙烯接枝马来酸酐(HDPE-g-MAH)可有效改善复合材料的界面相容性,材料的冲击韧性得到大幅提高,较未加的从8.2 KJ/m2提高到91.7KJ/m2,拉伸强度基本保持不变;加入相容剂后材料的电阻率变化不大,但吸水率下降,电阻率稳定性提高,其中加入EVA-g-MAH的复合材料介电常数最高,而加有POE-g-MAH的复合材料介电损耗最高。分别以石墨、炭黑以及石墨/炭黑(配比为1:1)为填料与PA6熔融共混,制备了PA6/石墨、PA6/炭黑和PA6/石墨/炭黑三种导电复合材料,研究了不同填料及其用量对PA6复合材料PTC效应、介电性能、室温下导电性能以及微观形貌的影响。结果发现,当加入复配填料石墨/炭黑时,PA6复合材料的逾渗阈值为10 wt%,与石墨或炭黑单独做为填料时相比下降约10%;复配填料体系的PTC强度也比单一填料的PA6复合材料高,当填料含量为30 wt%时为3.26。填料的种类及其用量对居里温度几乎没有影响,复合材料的居里温度约为209.2℃。加入石墨/炭黑的复合材料具有较高的介电常数,而加入石墨的复合材料具有较高的介电损耗;此外,随填料含量的上升,填料间接触增加,导电网络趋于完善。在PA6导电复合材料中分别引入了PE蜡、POE-g-MAH、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)三种低熔点有机材料,研究了低熔点有机材料种类对PA6复合材料的PTC效应和居里温度的影响,结果表明,加入EVA的复合材料居里温度为182.3℃,PTC强度为1.5;加入低含量PE蜡时,复合材料居里温度为140.0℃,PTC强度为1.45,但PE蜡含量较高时容易渗出,不利于加工。低熔点有机物的用量对居里温度几乎没有影响,其PTC强度随着低熔点有机材料加入而下降。
其他文献
2Cr13不锈钢被广泛应用于汽轮机叶片、水轮机叶轮等过流部件的生产制造。长期以来,过流部件的气蚀问题严重制约着流体机械的平稳运行。此外,液体中的颗粒也会与气蚀发生耦合
随着中国城市污水处理厂的快速发展,污泥的高含水量阻碍了污泥的处置。污泥调理工程中添加混凝剂是最常用的一种方法,其中国内外使用最多的就是无机絮凝剂铝盐和铁盐类。基于
随着物联网的不断发展,无线传感器网络应用越来越广泛,无线传感器网络的供电问题逐渐成为人们关注的焦点。太阳能具有安全可靠、取之不尽、用之不竭的特点。使用太阳能为无线传感器网络供电不仅可以节能环保,而且还可以保证供电的持续性、减少维修更换储能设备如蓄电池的成本。本文首先根据负载对供电电源的需求,设计系统的总体架构;进行光伏电池、超级电容、蓄电池的选型及容量计算;通过对系统使用的电力电子变换电路结构及特
随着人们环保意识的增强和能源消耗的加剧,可再生能源的开发引起了人们广泛的关注。太阳能是一种辐射能,不带任何化学物质,是最洁净,最可靠的能源,所以把太阳能转化为便于利用的能源形式成为了科学研究的热点。氢能被认为是化石能源的替代物,在众多的产氢方法中,光催化分解水产氢被认为是最有前途的太阳能利用途径之一。1972年,Fujishima和Honda报道了在TiO_2半导体上进行的水分解反应。从那时起,国
随着经济迅猛发展,人类的生产生活离不开煤炭等能源的燃烧,在工业煤炭燃烧的过程中,排放出的氮氧化物、硫化物等烟气对大气造成了严重的污染,目前对硫化物的控制技术已经基本成熟,但是控制氮氧化物排放的技术仍处在不断探索阶段。已经证实,NH_3选择性催化还原NO(NH_3-SCR)技术是目前控制氮氧化物排放公认的最有效的技术,因其具有催化活性好,N_2选择性高等优点,广泛应用于固定源尾气脱硝过程中。在工业尾
2011年,大康牧业与硅谷天堂开展并购合作宣告了具有中国特色的“PE+上市公司”模式的诞生,之后该模式开始受到资本市场的青睐。PE联合上市公司合作可以发挥各自的优势,达到强强联合的效果。但是自模式诞生以来,该模式中所涉及的内幕交易、利益输送等问题饱受争议。在市场上很多PE和上市公司合作往往无实质性的进展,市场上出现了大量“僵尸基金”,而有实质性进展的合作也效果不佳,甚至出现了PE和上市公司对簿公堂
氢气作为一种清洁、可持续能源,是化石燃料的理想替代品。其中,电解水制氢技术因原料清洁、无污染性副产物等优势而受到广泛关注。电解水制氢过程由阴极的析氢反应和阳极的析
新疆是盐碱土分布类型最多、分布面积最为广泛、积盐情况最为严重的地区。新疆灌区土壤盐渍化已达37.72%,严重阻碍了新疆绿洲农业的可持续发展。土壤盐碱化会影响土壤养分供给,导致作物生长发育不良,产量降低,品质下降。为减少新疆盐碱化土壤面积的扩增,探究有效可靠的盐碱改良措施来缓解土壤盐碱化问题具有重要意义。因此本研究以新疆北疆中度盐碱土壤为基点,设置油菜绿肥还田的不同年限处理:无油菜绿肥还田(CK)、
高功率激光会导致克尔介质的折射率发生改变,从而影响光束的传输特性,这就是光克尔效应。克尔效应与光场分布有关,研究不同激光束的光克尔效应具有重要的理论和实际应用意义。厄米-高斯(H-G)光束是一种常见的高阶高斯光束。之前的研究仅限于H-G光束在等离子体或非局域克尔介质中的克尔效应,本论文首次研究了局域非线性克尔介质中克尔效应对H-G光束传输特性的影响。另一方面,激光烧蚀推进技术具有潜在的应用前景,例
目标检测与识别作为计算机视觉领域中的基本问题,一直是一个活跃的研究方向。目标检测与识别作为图像理解和计算机视觉的基石,已逐渐成为解决更加复杂或更高级别视觉任务的基础。深度学习为目标检测与识别问题带来了显著的进步,在过去五年中引起了极大的关注和广泛的研究。但是对于目标检测与识别相关研究大多集中在自然场景图像上,在红外图像中的研究与应用并不多见,而红外图像中的目标检测与识别研究在民用领域和军用领域都有