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丙酮对环氧石墨复材电性能影响大 |
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| http://cn.newmaker.com
7/13/2007 10:46:00 AM
佳工机电网
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丙酮含量高低对环氧石墨复材电性能影响极大。最近华侨大学材料科学与工程学院为研究稀释剂丙酮。加入量对复合材料电阻率的影响，设计了一套实验进行研究。实验在恒温箱中使环氧树脂升温降低粘度，以分散填料而不使用稀释剂，这种制备方法有利于复合材料获得较低的电阻率和较好的结构性能，实验的成功不仅获得较低的电阻率而且顺利固化，样品的表观结构性能也较好，可见丙酮的存在不仅增大了样品的电阻率，而且影响了样品的结构性能，甚至使样品难以固化。
升温和添加稀释剂都能使环氧树脂更好地分散填料，这是因为它们都能使环氧树脂的粘度大幅度地降低，根据文献可推算E-44双酚A型环氧树脂升温和添加丙酮时对其粘度影响的大致情况：E-44双酚A型环氧树脂25℃时粘度约25 Pa·s，丙酮20℃时的粘度为0.316mPa·s；100℃时E-44双酚型环氧树脂的粘度约降至0.1Pa·s左右；25℃时E-44双酚A型环氧树脂的粘度要降至0.1Pa·s，约需添加40%质量分数的丙酮；25℃以下时必须添加更多的丙酮才能使粘度降至0.1Pa·s。可见环氧树脂的粘度对温度的敏感性很大，温度较小的改变会引起粘度很大的变化。在分散填料上环氧树脂升温降低粘度代替添加稀释剂是可行的。
众所周知非活性稀释剂的加入，会使环氧树脂固化物强度和模量下降，但伸长率得到提高。在用量少时对固化物的结构性能影响较小，用量大时固化物的性能会变坏，同时引起收缩性增加及粘接性降低，一般非活性稀释剂的添加量不得超过15%。随着丙酮添加量和固化剂乙二胺过剩量的增加，样品变柔软、粘接性变差直至难以固化保持糊状。这是因为稀释剂的存在使环氧树脂的交联密度降低，以及稀释剂自身机械强度很差，所以当稀释剂用量较大时固化物性能变坏。超过一定量时甚至会使环氧树脂的交联密度低至无法建立一固化结构体系，以至无法固化只为一糊状。从以上分析可看出相对于使用稀释剂，环氧树脂升温以分散填料，对环氧树脂复合材料的结构性能是有利的。
关于稀释剂丙酮的加入量对复合材料电阻率的影响，随着丙酮的添加量不断增大，复合材料的电阻率不断增大，丙酮的加入量较少时材料的电阻率升高的速度较慢，而丙酮的加入量较大时材料的电阻率升高的速度较快。丙酮的加入导致材料电阻率升高的原因在于丙酮的加入量增大，使复合体系体积增大、石墨含量相对降低，致使复合体系的电阻率升高。但这只能部分说明丙酮加入量对材料电阻率的影响，不能完全解释实验结果。因为材料电阻率不是随丙酮的加入量而线性升高的，而是丙酮加入较少时电阻率升高较慢，丙酮加入较多时电阻率升高较快。这种非线性的变化正显示了高分子复合导电材料的特点，该种材料基本上是一种网络导电模式。
环氧树脂、石墨、乙二胺、丙酮作为一个复合体系，在环氧树脂未发生固化时，是一均匀的多相混合物。在环氧树脂固化反应发生后，环氧树脂和乙二胺反应逐渐形成一固化网络，在各个局部区域，丙酮与环氧树脂、乙二胺产生分离。在丙酮量较少时，丙酮处于环氧树脂固化网络和石墨之间，少部分地隔断了材料的导电网络，但由于是立体网络导电模式，少部分地隔断对材料整体的导电影响不大，所以材料电阻率也只是较慢地升高。在丙酮加入量较大时，与环氧树脂固化网络分离的丙酮，在各个局部区域被挤向各石墨微片的四周，对石墨微片形成包裹状态，于是导电网络被大量地切断，所以材料的电阻率急剧上升。
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