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环氧导电复合材料具有优异的加工性能和导电性能,在涂料和封装、胶黏剂、电子、航天航空领域有巨大的发展潜能。为了获得低成本、高导电性能的环氧导电复合材料,本文通过镍包石墨(NCG)填充环氧树脂(EP),制备导电复合材料。本文探究了NCG/EP复合材料的配方设计及工艺条件,由于NCG密度大,在聚合物基体中易沉降,着重解决NCG在EP基体中的沉降问题和进一步提高NCG/EP复合材料的导电性能,具体如下:(1)利用万用表检测了不同固化温度和时间、固化剂含量、导电填料的NCG/EP复合材料的体积电阻率。固化温度为140℃;固化时间为60mins;EP和固化剂比值为2.5:1.8;镍包石墨的平均粒径为100μm,此时复合材料固化完全,其体积电阻率最小,横向方向导电逾渗阈值为25wt%。复合材料的扫描电镜(SEM)结果表明,NCG在基体EP中发生了明显的沉降现象,分层现象明显。(2)添加气相二氧化硅到复合材料体系得到r-NCG/EP导电复合材料。SEM结果表明气相二氧化硅的加入,有效地抑制了NCG在基体中发生沉降现象。气相二氧化硅的加入使复合材料的G和η均增加,说明气相二氧化硅的添加增加了混合物的黏度,抑制填料沉降。但是复合材料r-NCG/EP的横向体积电阻率增大,说明加入不导电组分气相二氧化硅不利于复合材料横向导电性能。但是,复合材料r-NCG/EP的纵向体积电阻率大大降低。此时复合材料纵向方向形成导电通路。(3)通过EDA改性NCG,加入防沉降剂,制备r-ENCG/EP导电复合材料。改性后NCG的红外和热失重测试结果表明EDA和NCG发生配位反应,形成了N-Ni配位键,并且改性未破坏NCG的结构。EDA改性的混合物的η,G和G均增加,结果说明在100℃/10h的热处理过程中,N-Ni配体发生部分可逆反应,生成了EDA表现出环氧室温固化剂作用,与EP发生部分固化,增加了体系的粘度,也进一步改善了NCG在EP中沉降的问题。复合材料SEM图和改性后复合材料的固化峰值温度降低,热焓变大都进一步说明改性有助于填料在基体中的分散。经过EDA改性的r-ENCG/EP导电复合材料横纵方向的体积电阻率要小于未改性体系,归因于NCG表面形成的N-Ni配位键可以通过抑制颗粒间的聚集来改善分散,对导电路径的构建起着重要的作用。