碳黑聚甲基丙烯酸甲酯复合材料制备工艺条件及气敏性研究.pptVIP

炭黑/聚甲基丙烯酸甲酯有机蒸汽传感器研究 学生：秦志沛 导师：符若文 教授 一.前言 炭黑/聚合物导电复合材料是一种常见的添加型聚合物基导电复合材料。它的气敏特性，即接触到某种气体或有机溶剂时会引起电阻的显著变化，在环境检测，化工生产中有广阔的应用。 迄今为止，炭黑/聚合物导电复合材料的制备主要有两种方法：溶液共混法和熔融共混法。 二.论文设计 本实验用甲基丙烯酸甲酯作为单体，采用溶液共混和原位聚合法制备此类复合材料，进行比较，并探讨在不同工艺条件下材料的导电性和气敏性。 溶液共混法采用的工艺条件包括：炭黑含量，涂膜的厚度，加入第三组分超细炭纤维的影响，以及在不同有机蒸汽中的电阻响应情况。 原位聚合法重点探讨反应温度，反应时间，引发 剂用量对复合材料的气敏性的影响。 并研究了溶胀与电阻响应的关系。 2）原位聚合： 三.结果与讨论 3.1溶液共混法制备炭黑/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的性能研究 3.1.1 炭黑含量对复合材料导电性的影响 Fig.1 CB content dependence of electrical resistivity, ρ,of CB/PMMA composites 逾渗阈值： 5wt% 逾渗区域： 4wt%到10wt% Fig.2 SEM micrograph of PMMAFig.3 SEM micrograph of CB/PMMA composite at 2wt%CB content Fig.4 SEM micrograph of the CB/PMMA composites.at 6wt% CB content Fig.5 SEM micrograph of the CB/PMMA composites.at 10wt% CB content 3.1.2 炭黑含量对复合材料的气敏性能的影响Fig.6 Maximum electrical responsivity of the CB/PMMA composites as a function of CB content at 25oC in CH3COOC2H5 vapor 电阻响应程度在超过逾渗阈值达到最大值,后随炭黑含量的增加,电阻响应程度下降.最大值出现在8.0wt%左右处，倍数可达到105以上 。 3.1.4 复合材料在不同有机溶剂蒸汽中的电阻响应 Tab.1 Responsiveness of the CB/PMMA composites at 10wt%CB in various organic vapors at 25oC. 3.1.5 复合材料膜厚度对复合材料 性能的影响Tab.2 Effect of film thickness on responsiveness of the CB/PMMA composites at 10wt%CB in CH3COOC2H5 3.1.6 加入第三组分超细炭纤维对复合材料性能的影响Fig.7 Electrical resistivity of the CB/CF/PMMA composites as a function of CF content at 6wt%CB 电阻率随着CF含量的增加而减少。 当炭纤维含量从0.5%变到1%时，复合材料的电阻显著的下降了几乎十倍。 Fig.8 SEM micrographs of the CB/CF/PMMA composites at 6wt%CB content and  CF content at 0.5wt%Fig.9 SEM micrographs of the CB/CF/PMMA composites at 6wt%CB content and  CF content at 3wt% 对有机蒸汽电阻响应的重现性Fig.10 Electrical response of the CB/CF/PMMA composites against ethyl acetate vapor  at 25oC at 2wt%CF+6wt%CB 在第一轮有机蒸汽吸附脱附测试之后，复合材料的电阻响应达到稳定，基本都在104倍以上 。 Fig.11 Electrical response of the CB/PMMA composites against ethyl acetate vapor at 25oC at 8wt%CB. 随着吸附脱附过程的重复进行