论文部分内容阅读
导电高分子复合材料(CPCs)的老化问题是一个不容忽视的事实。老化会导致材料的结构发生改变,进而影响其热学性能、力学性能和电学性能等。近年来,关于导电高分子复合材料的老化机理、导电机理、抗老化改性等方面引起了诸多学者的广泛关注。然而,关于老化对材料导电性能的影响机制以及结构与性能之间的关系等问题尚未完全明确,而这对于CPCs的应用至关重要。本文首先对聚丙烯(PP)/不锈钢短纤维(SSFs)导电复合材料进行了人工加速老化实验,然后探究了老化对PP/SSFs导电复合材料的结构和性能的影响。首先,本文采用湿热老化和紫外老化两种老化方式对材料进行了加速老化实验,并对老化前后的试样进行了微观形态和结构研究。结果表明,老化会导致SSFs与PP基体的界面脱黏,且老化后试样中氧元素的含量明显增加;材料的结晶度随SSFs含量的增加和老化时间的增加都呈减小的趋势。其次,本文通过动态热机械分析(DMA)和差热分析(DSC)热分析技术研究了材料的热学性能。DMA实验结果表明,老化会导致PP/SSFs复合材料的储能模量下降,且老化时间越长储能模量下降越明显;老化还会导致PP/SSFs复合材料的玻璃化转变温度(Tg)降低。DSC实验结果表明,老化会导致PP/SSFs复合材料的熔点温度降低,对结晶温度影响不大;紫外老化使得材料的DSC曲线出现孪生双峰现象。最后,本文采用不同频率循环载荷的加载方式,研究了PP/SSFs复合材料的低周循环变形行为和应变-电阻率(应变传感行为)关系。结果表明,PP/SSFs复合材料具有典型的高聚物动态粘弹性,应变落后于应力的滞后现象明显;PP/SSFs复合材料的电阻率整体呈先上升后趋于稳定的趋势,这是材料中旧导电通路的破坏和新导电通路的形成两个过程共同作用的结果;随着加载频率的增大,应变增大,电阻率曲线的幅值减小;在幅值一定的循环载荷作用下,随着老化时间的增加,应变增大,应力应变滞后环总宽度增大,电阻率曲线的幅值增大。