环氧/热塑性丙烯酸树脂褶皱机理及添加碳系粒子导电性研究

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皱纹涂料由于其表面具有特殊的织纹结构,赋予了其装饰、增加摩擦力、衍射光栅、光学传感器、微接触印迹邮票等应用,但是之前的研究应用多侧重于单组份的固化体系,制备多以经验为主,并没有建立系统的理论体系。为了拓宽其应用范围及提高皱纹涂层的性能,研究多组分体系及其褶皱机理显得尤为重要;同时在该多组分体系中添加碳系导电粒子制备导电复合材料,研究了最优导电粒子配比及其导电机理。本文以环氧树脂/热塑性丙烯酸树脂为基体制备出了皱纹涂料及填充碳系粒子的导电复合材料,其具体研究内容如下:首先在150℃下,环氧树脂/热塑性丙烯酸树脂为基体以不同质量比共混加入二乙烯三胺固化剂固化,观察涂层表面是否能形成规则的织纹结构。结果表明,只有当两组份树脂基体的质量以近似1:1的比例共混才能形成织纹结构,从而制备出皱纹涂层。在掌握该体系皱纹涂层配方后,将制备好且未固化的涂层放入烘箱起,每5分钟观察其固化状况,结果表明皱纹的产生主要在涂层固化的中后期。又对涂层产生褶皱前的固化中的涂层的固化情况做了剖析,在用针尖挑开涂层观察后,结果表明涂层的固化是有一定的固化梯度的,表面固化速度最快,内部相对较慢。当两相及多相体系共混后,相结构对涂层的物理及其他性能都有很大的影响,又使用光学显微镜(OM)对该体系的相结构演化过程进行了观察,对固化完毕的涂层的断面用扫描电镜(SEM)观察了其最终相结构,结果表明两组份体系形成双连续相有利于涂层产生褶皱。根据以上实验结果归纳总结出了环氧树脂/热塑性丙烯酸树脂产生褶皱的机理。在掌握该体系涂层产生褶皱机理后,对影响涂层纹理大小的因素进行了研究,采用不同温度固化,涂层不同厚度的涂覆,及不同固化剂进行固化,结果表明该体系在以DETA为固化剂时,80℃是形成褶皱的临界温度;涂层的涂覆厚度与形成的纹理波长成正比;高反应固化剂更容易形成褶皱。将炭黑和石墨及两者混合粒子分别添加到环氧树脂、热塑性丙烯酸树脂、环氧树脂/热塑性丙烯酸树脂体系中研究其导电性能,实验结果表明,在不考虑力学性能的条件下,热塑性的丙烯酸树脂制备的导电复合材料导电性能要由于环氧树脂树脂。石墨炭黑以质量比为4:1添加到树脂基体中获得的导电性能最佳。当导电粒子添加到环氧树脂/热塑性丙烯酸树脂中时若能形成双连续相结构则能获得更优的导电性能。
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