PP/PCL/石墨/碳纳米管复合材料的制备及电性能分析

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2020.12.005

中国塑料 ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (12): 29-34.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2020.12.005

PP/PCL/石墨/碳纳米管复合材料的制备及电性能分析

李俊(), 马文博, 张泽辉, 田昊, 彭玉盈

河南工学院材料与化学工程学院，郑州 450000

收稿日期:2020-05-25 出版日期:2020-12-26 发布日期:2020-12-26
基金资助:
河南省科技攻关项目(192102310211);河南工程学院博士基金(D2018006)

Preparation and Electrical Properties of PP/PCL/Graphite /Carbon Nanotube Composites

LI Jun()，MA Wenbo，ZHANG Zehui，TIAN Hao，PENG Yuying

Department of Materials and Chemical Engineering，Henan University of Engineering，Zhengzhou 450000，China

Received:2020-05-25 Online:2020-12-26 Published:2020-12-26
Contact: LI Jun E-mail:lijun@haue.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

采用熔融共混法制备了石墨（G）、碳纳米管（CNTs）与聚丙烯（PP）、聚己内酯（PCL）导电复合材料，通过改变G的添加量制备了系列导电复合材料。主要测试了熔体流动速率、力学性能、导电性能、电热性能，并进行了电子显微镜观察结构、差示扫描量热法分析、热失重分析。结果表明，PCL与PP混合后，PP的拉伸强度提升了4.375 MPa，在加入G/CNTs之后，力学性能受影响较大下降了约73.5 %；G/CNTs的加入还能有效降低PP的电阻率，使其从绝缘体变为半导体材料电阻率为7.83×10⁶ Ω·m；PP与PCL共混后复合材料的热稳定性得到了显著提高，初始分解温度从368.88 ℃升高至398.95 ℃，在加入G/CNTs管后又进一步提高至408.78 ℃。

关键词: 聚丙烯, 复合材料, 碳纳米管, 电热材料

Abstract:

The conductive composites based on polypropylene （PP）， polycaprolactone （PCL）， graphite and carbon nanotubes （CNTs） were prepared by melt blending， and their microstructure， melting flow rate， mechanical properties， electrical conductivity， electro-thermal performance， and thermal stability were characterized. The results indicated that the fracture strength of PP increased by 4.375 MPa with the addition of PCL. However， its mechanical properties decreased by 73.5 % when graphite and CNTs were further added. The incorporation of graphite and CNTs effectively reduced the resistivity of PP， leading to a transition from insulator to semiconductor with a resistivity of 7.83 × 10⁶ Ω·m. According to the thermogravimetry analysis， the introduction of PCL significantly improved the thermal stability of PP， resulting in an increase in initial decomposition temperature from 368.88 °C to 398.95 °C. Its initial decomposition temperature further increased to 408.78 °C with the addition of graphite and CNTs.

Key words: polypropylene, composite material, carbon nanotube, electric heating material

中图分类号:

TQ327

李俊, 马文博, 张泽辉, 田昊, 彭玉盈. PP/PCL/石墨/碳纳米管复合材料的制备及电性能分析[J]. 中国塑料, 2020, 34(12): 29-34.

LI Jun, MA Wenbo, ZHANG Zehui, TIAN Hao, PENG Yuying. Preparation and Electrical Properties of PP/PCL/Graphite /Carbon Nanotube Composites[J]. China Plastics, 2020, 34(12): 29-34.

图/表 11

参考文献 12

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样品编号	质量分数^a/%	CNTs/g	G/g	PP/g	PCL/g
0^#	0	0	0	45	5
1^#	6	0.5	2.5	42.3	4.7
2^#	8	0.5	3.5	41.4	4.6
3^#	10	0.5	4.5	40.5	4.5
4^#	12	0.5	5.5	39.6	4.4
5^#	14	0.5	6.5	38.7	4.3
6^#	16	0.5	7.5	37.8	4.2

样品编号	质量分数^a/%	CNTs/g	G/g	PP/g	PCL/g
0^#	0	0	0	45	5
1^#	6	0.5	2.5	42.3	4.7
2^#	8	0.5	3.5	41.4	4.6
3^#	10	0.5	4.5	40.5	4.5
4^#	12	0.5	5.5	39.6	4.4
5^#	14	0.5	6.5	38.7	4.3
6^#	16	0.5	7.5	37.8	4.2

样品	断裂强力/N	拉伸强度/MPa	断裂伸长量/mm	断裂伸长率/%
PP	141.81±6.92	14.18±0.68	216.32±9.82	432.64±21.54
0^#	185.56±9.18	18.56±0.83	268.07±12.42	536.14±24.63
1^#	135.62±6.68	13.56±0.62	289.04±13.45	578.08±30.42
2^#	54.13±2.23	5.41±0.23	213.25±10.37	426.50±26.81
3^#	55.95±2.69	5.60±0.14	98.57±4.93	197.14±11.35
4^#	48.56±2.32	4.86±0.26	140.60±7.03	281.20±17.54
5^#	50.20±2.51	5.02±0.22	91.12±3.56	182.24±10.28
6^#	49.20±2.34	4.92±0.19	143.55±7.18	287.10±13.39

样品	断裂强力/N	拉伸强度/MPa	断裂伸长量/mm	断裂伸长率/%
PP	141.81±6.92	14.18±0.68	216.32±9.82	432.64±21.54
0^#	185.56±9.18	18.56±0.83	268.07±12.42	536.14±24.63
1^#	135.62±6.68	13.56±0.62	289.04±13.45	578.08±30.42
2^#	54.13±2.23	5.41±0.23	213.25±10.37	426.50±26.81
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4^#	48.56±2.32	4.86±0.26	140.60±7.03	281.20±17.54
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6^#	49.20±2.34	4.92±0.19	143.55±7.18	287.10±13.39

样品编号	T_m1/℃	T_m2/℃	T_c1/℃	T_c2/℃
0^#	80.48	55.17	48.47	25.27
1^#	76.26	54.27	51.72	23.81
2^#	79.89	52.76	52.31	27.38
3^#	88.60	47.87	51.79	27.02
4^#	84.48	47.06	51.81	27.43
5^#	79.18	46.04	51.68	27.36
6^#	83.94	45.73	51.84	28.56

PP/PCL/石墨/碳纳米管复合材料的制备及电性能分析

Preparation and Electrical Properties of PP/PCL/Graphite /Carbon Nanotube Composites

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样品	T₅/℃	T_max/℃
PP	368.88	441.74
PCL	347.81	378.66
PP/PCL	398.95	455.66
PP/PCL/G	403.81	460.65
PP/PCL/CNTs	401.83	456.71
PP/PCL/CNTs/G	408.78	460.74

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