【摘 要】
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低密度聚乙烯LDPE有着结晶度低、软化点低、断裂伸长率较大、透明度高、防水性能好、抗化学腐蚀、耐酸耐碱和电绝缘性能好等优点,且其来源广泛,价格低廉,易于加工成型,因此广泛应用于绝缘电缆、绝热、阻燃等方面。LDPE发泡材料既具有LDPE优点,同时作为发泡材料有着质轻、绝热和吸收冲击能量等优点。当LDPE作为绝缘包装材料使用时,静电会导致材料吸附灰尘、甚至有可能由静电导致起火、爆炸等情况发生,造成安全
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低密度聚乙烯LDPE有着结晶度低、软化点低、断裂伸长率较大、透明度高、防水性能好、抗化学腐蚀、耐酸耐碱和电绝缘性能好等优点,且其来源广泛,价格低廉,易于加工成型,因此广泛应用于绝缘电缆、绝热、阻燃等方面。LDPE发泡材料既具有LDPE优点,同时作为发泡材料有着质轻、绝热和吸收冲击能量等优点。当LDPE作为绝缘包装材料使用时,静电会导致材料吸附灰尘、甚至有可能由静电导致起火、爆炸等情况发生,造成安全隐患,因此制备具有较高电导率的LDPE发泡材料可以拓宽LDPE在抗静电领域方面的应用。导电发泡LDPE可以应用在航天航空、精密仪器包装、电子传感器等等方面。使用导电发泡LDPE材料可以降低运输成本,节省LDPE用量,保护仪器不受静电损害等。为了提高LDPE的发泡材料的电导率,拓宽LDPE导电发泡材料的应用,本文使用乙炔炭黑（CB）、单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨烯（GRA）作为填料,利用填料之间的“协同效应”,制备出发泡性能良好且电导率高的LDPE发泡材料。本文分别制备了CB/LDPE;CB/SWCNT/LDPE;CB/GRA/LDPE;CB/SWCNT/GRA/LDPE四个体系的导电发泡材料,通过制备CB/LDPE导电发泡材料,确定后文材料中CB含量为19wt%。在使用微量的SWCNT和GRA后,导电发泡材料的电导率相比纯LDPE上升了12-13个数量级,相比起CB含量为19wt%上升了3-4个数量级。经过进一步的电子显微镜观测,发现SWCNT或GRA出现在CB团聚后的孔洞上,以“桥梁”的方式连接着CB粒子,使整个材料中的导电网络更加完善,以此确定了CB与SWCNT和GRA之间的协同效应。SWCNT和GRA的加入提升材料电导率的同时,可以有效地降低材料的密度,提升发泡材料的结晶度,屈服强度和硬度。由于填料本身的机械强度远远高于LDPE,因此加入填料可以提升LDPE发泡材料的机械强度,同时填料以N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂进行分散,NMP在发泡过程中充当物理发泡剂,在和化学发泡剂的双重作用下,可以有效地提高材料的泡孔尺寸和降低材料的密度。综上,在以上研究的材料体系中发现,CB19wt%/SWCNT0.05wt%/LDPE导电发泡材料电导率最高,为2.88*10-5S/cm,密度为0.082g/cm3;相比纯LDPE泡沫,电导率有13个数量级的提升,而密度仅增大了0.02 g/cm3。研究中使用的第二填料含量极低,降低了导电发泡材料的制备成本,因此此项研究适用于工业生产,也极大地拓宽了导电LDPE的应用范围。
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