电子束辐照对PVDF／CB导电复合体系性能的影响VIP免费

第21卷第5期高分子材料科学与工程v。1．21,N0．52005年9月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGSept．2005电子束辐照对PVDF／CB导电复合体系性能的影响刘锋，周持兴，侯李明，王军：(1．上海交通大学高分子科学与工程系，上海20024012．上海维安热电材料有限公司，上海200000)摘要：在较宽的剂量范围内研究了辐照对炭黑填充的聚偏氟乙烯(PVDF／CB)导电复合体系性能的影响。发现在所研究的剂量范围内辐照都能有效降低谈体系的室温电阻串。通过DSC测试和X射线衍射实验发现，电子束辐照在一定剂量下能提高体系的结晶度，但不改变体系的晶型。室温电阻率的变化是结晶度、结晶完善程度、晶片厚度和辐照引起的CB与PVDF相容性和界面粘结的变化多重作用的结果。在一定剂量下电子束辐照能显著提高PVDF／CB导电复合体系的效应．消除NTC现象。关键词：聚偏氟乙烯；炭黑；电子束辐照；P丁C效应中图分类号：0631．23文献标识码：A文章编号：1000—7555(2005)05—0125—04聚合物填充炭黑的导电复合材料具有正温度系数(P)效应，可用于自控温加热，过热过流保护。聚偏氟乙烯具有较高的结晶度和熔融温度以及耐长期高温老化，因而利用它制备P材料受到了广泛的重视。章明堙[1]等人研究了结晶热历史对PVDF／CB复合材料PTC／NTC特性的影响，还使用。Co研究了0～400kGy剂量范围内辐照对体系电阻一温度行为的作用，认为辐照对室温电阻率的影响不大而P?强度稍有增加、NTC现象不能完全消除。罗延龄[2制备了聚偏氟乙烯／氟橡胶／炭黑自控温型伴热带，并使用电子束辐照对体系进行交联处理，得出320kGy时体系的NTC现象能得到有效抑止而且对PTC强度影响很小，超过5O0kGy时体系的PTC强度会大大下降。显然，上述关于辐照对PVDF／CB导电复合材料电性能的影响研究的结论存在矛盾。本文研究了‘电子束辐照(剂量范围0～900kGy)对低电阻率下PVDF／CB导电复合体系性能的影响，还进一步对该体系结构与电性能的关系进行了探讨。1实验部分收稿日期：2004．06一O1#修订日期：2004．09—12基金项目：国家自然科学基金重大项目资助(50390095)联系人：周持兴1．1实验原料聚偏氟乙烯：FRg02，熔点160℃，上海三爱富新材料股份有限公司生产；炭黑：粒径49nm～62nm，DBP吸油值90mL／lO0g，美国Cabot公司生产。1．2样品制备按照不同比例将聚偏氟乙烯和炭黑在HAAKERheoCord90型转矩流变仪中，在230℃以30r／min混炼15rain。然后在平板硫化机上于220℃与10MPa下热压15rain，制备出约1mm厚的样品，趁热将镍箔附在两侧以消除界面电阻，然后在室温12MPa冷压定型，最后将试样裁成10mm×14mm的样品备用，样品在150℃退火12h，缓慢冷却至室温。1．3辐照采用GJ一2型高频高压电子加速器，电子能量为1．7MeV，束流3mA，剂量范围0～900kGy，辐照过程中使用风机鼓风冷却(样品在辐照前经过退火处理)。1．4性能表征1．4．1电阻：200Q以下采用zY9734型小电流电阻测试仪，50M12以下使用FLUKE87IV型数字电阻表，50M12以上使用ZC36型高阻维普资讯http://www.cqvip.com高分子材料科学与工程计。1．4．2ID～丁曲线：使用程序控温尺～丁曲线测量仪，升温速率2℃／min，每10S采一个点(上海维安热电材料有限公司提供)，然后转换为，)～丁曲线。1．4．3结晶：采用PE公司的Perkin—ElmerPyris一1series差示扫描量热仪，在氮气氛下以10C／min升温速率进行熔融热分析。样品的质量约为4．6mg。XRD一6000日本岛津公司生产，铜靶(CuKot)，加速电压40kV，电流30nlA，扫描速率2。／min，扫描范围10。～35。。2结果与讨论2．1炭黑含量对体系导电性的影响由Fig．1可以看到，在填充量小于几何阈值(在本体系约为8％)时，体系的电阻率ID随(：B含量的增加变化缓慢，而超过以后，ID随CB含量的少许增加而急剧下降，超过(本体系约为22．5％)后，ID下降趋缓。在一定的温Fig．1roomtemperatureresistivityversusCBcon-tentCUrye度和压力下，在CB浓度达到以前，CB聚集体在PVDF内只形成有限大的集团，不能形成贯穿整个体系的网络结构，还不足以产生隧道效应，因此阻值很高基本呈现断路状态。超过以后，体系开始出现线度为无限大的集团，贯穿整个体系的网络结构初步形成，电子在电...