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丙酮含量高低對環(huán)氧石墨復材電性能影響極大。最近華僑大學材料科學與工程學院為研究稀釋劑丙酮。加入量對復合材料電阻率的影響，設(shè)計了一套實驗進行研究。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹，實驗在恒溫箱中使環(huán)氧樹脂升溫降低粘度，以分散填料而不使用稀釋劑，這種制備方法有利于復合材料獲得較低的電阻率和較好的結(jié)構(gòu)性能，實驗的成功不僅獲得較低的電阻率而且順利固化，樣品的表觀結(jié)構(gòu)性能也較好，可見丙酮的存在不僅增大了樣品的電阻率，而且影響了樣品的結(jié)構(gòu)性能，甚至使樣品難以固化。 升溫和添加稀釋劑都能使環(huán)氧樹脂更好地分散填料，這是因為它們都能使環(huán)氧樹脂的粘度大幅度地降低，根據(jù)文獻可推算E-44雙酚A型環(huán)氧樹脂升溫和添加丙酮時對其粘度影響的大致情況：E-44雙酚A型環(huán)氧樹脂25℃時粘度約25 Pa·s，丙酮20℃時的粘度為0.316mPa·s；100℃時E-44雙酚型環(huán)氧樹脂的粘度約降至0.1Pa·s左右；25℃時E-44雙酚A型環(huán)氧樹脂的粘度要降至0.1Pa·s，約需添加40%質(zhì)量分數(shù)的丙酮；25℃以下時必須添加更多的丙酮才能使粘度降至0.1Pa·s。可見環(huán)氧樹脂的粘度對溫度的敏感性很大，溫度較小的改變會引起粘度很大的變化。在分散填料上環(huán)氧樹脂升溫降低粘度代替添加稀釋劑是可行的。 眾所周知非活性稀釋劑的加入，會使環(huán)氧樹脂固化物強度和模量下降，但伸長率得到提高。在用量少時對固化物的結(jié)構(gòu)性能影響較小，用量大時固化物的性能會變壞，同時引起收縮性增加及粘接性降低，一般非活性稀釋劑的添加量不得超過15%。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹，隨著丙酮添加量和固化劑乙二胺過剩量的增加，樣品變?nèi)彳洝⒄辰有宰儾钪敝岭y以固化保持糊狀。這是因為稀釋劑的存在使環(huán)氧樹脂的交聯(lián)密度降低，以及稀釋劑自身機械強度很差，所以當稀釋劑用量較大時固化物性能變壞。超過一定量時甚至會使環(huán)氧樹脂的交聯(lián)密度低至無法建立一固化結(jié)構(gòu)體系，以至無法固化只為一糊狀。從以上分析可看出相對于使用稀釋劑，環(huán)氧樹脂升溫以分散填料，對環(huán)氧樹脂復合材料的結(jié)構(gòu)性能是有利的。 關(guān)于稀釋劑丙酮的加入量對復合材料電阻率的影響，隨著丙酮的添加量不斷增大，復合材料的電阻率不斷增大，丙酮的加入量較少時材料的電阻率升高的速度較慢，而丙酮的加入量較大時材料的電阻率升高的速度較快。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家稱，丙酮的加入導致材料電阻率升高的原因在于丙酮的加入量增大，使復合體系體積增大、石墨含量相對降低，致使復合體系的電阻率升高。但這只能部分說明丙酮加入量對材料電阻率的影響，不能完全解釋實驗結(jié)果。因為材料電阻率不是隨丙酮的加入量而線性升高的，而是丙酮加入較少時電阻率升高較慢，丙酮加入較多時電阻率升高較快。這種非線性的變化正顯示了高分子復合導電材料的特點，該種材料基本上是一種網(wǎng)絡導電模式。 環(huán)氧樹脂、石墨、乙二胺、丙酮作為一個復合體系，在環(huán)氧樹脂未發(fā)生固化時，是一均勻的多相混合物。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家介紹，在環(huán)氧樹脂固化反應發(fā)生后，環(huán)氧樹脂和乙二胺反應逐漸形成一固化網(wǎng)絡，在各個局部區(qū)域，丙酮與環(huán)氧樹脂、乙二胺產(chǎn)生分離。在丙酮量較少時，丙酮處于環(huán)氧樹脂固化網(wǎng)絡和石墨之間，少部分地隔斷了材料的導電網(wǎng)絡，但由于是立體網(wǎng)絡導電模式，少部分地隔斷對材料整體的導電影響不大，所以材料電阻率也只是較慢地升高。在丙酮加入量較大時，與環(huán)氧樹脂固化網(wǎng)絡分離的丙酮，在各個局部區(qū)域被擠向各石墨微片的四周，對石墨微片形成包裹狀態(tài)，于是導電網(wǎng)絡被大量地切斷，所以材料的電阻率急劇上升。 |
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