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聚合物基PTC材料及其磁场处理技术研究

作　者: 蒋慧
导　师: 韩宝忠
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 聚合物 PTC材料磁场碳纳米管碳黑
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

摘要PTC(正温度系数)材料具有自动调节和控制温度、过热、过流和过压保护、温度补偿和消磁等作用,已被广泛用于电气、电子、航空航天、军工、通信和石油化工等领域。研制室温电阻低、PTC强度高、PTC转变温度易于调控的聚合物基PTC材料是国内外研究者长期关注的课题。大量研究结果证实,外场(应力场、电场、磁场等)处理能够改变聚合物基复合材料中填料的取向和分布状态,从而改善复合材料的性能。因此,利用外场辅助制备、开发高性能聚合物基PTC材料具有广阔的前景。本文研究了聚乙烯的种类、碳黑的种类和掺量,以及添加少量碳纳米管和铁粉并进行磁场处理等对复合材料的室温电阻率和PTC特性的影响。研究结果表明：导电碳黑/聚乙烯复合材料的PTC强度小,而乙炔碳黑/聚乙烯复合材料具有较好的PTC特性；乙炔碳黑/低密度聚乙烯和乙炔碳黑/高密度聚乙烯复合材料的PTC特性明显优于乙炔碳黑/线性低密度聚乙烯复合PTC材料；在乙炔碳黑/聚乙烯复合材料中添加少量导电碳黑有助于降低室温电阻率,可在减少乙炔碳黑掺量的情况下使复合材料具有较好的PTC特性；在碳纳米管/乙炔碳黑/聚乙烯和铁粉/乙炔碳黑/聚乙烯复合材料的热压成型过程中施加稳恒强磁场导致碳纳米管和铁粉在聚乙烯中沿磁场方向取向分布,使得复合材料的室温电阻率减小；通过采用磁场处理方法,可在减少乙炔碳黑掺量的情况下制得PTC特性良好的复合材料。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-23
  1.1 PTC材料概述  10-13
  1.2 聚合物基PTC材料的研究现状及发展趋势  13-21
    1.2.1 聚合物基PTC材料的国内外研究现状  13-19
    1.2.2 聚合物基PTC材料的发展趋势  19-20
    1.2.3 聚合物基PTC材料的应用  20-21
  1.3 磁处理技术国内外研究现状  21-22
  1.4 课题来源及研究内容  22-23
第2章复合材料导电机理  23-31
  2.1 渗逾理论  23-24
  2.2 PTC材料导电机理  24-30
    2.2.1 热膨胀理论  24-25
    2.2.2 隧道导电理论  25-27
    2.2.3 聚集态结构变化及碳粒迁移理论  27-28
    2.2.4 欧姆导电理论  28-29
    2.2.5 应力理论  29-30
    2.2.6 双临界物理模型  30
  2.3 本章小结  30-31
第3章磁场对聚合物材料的作用机理  31-35
  3.1 磁场对物质理化性质的影响机理  31-32
  3.2 磁场对有机合成反应的影响机理  32-33
  3.3 磁场对聚合物结构及性能的影响机理  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章聚乙烯基PTC材料性能研究  35-55
  4.1 实验材料与设备  35-36
  4.2 实验方法  36-37
    4.2.1 试样的制备  36-37
    4.2.2 试样性能测试  37
  4.3 碳黑种类及掺量对CB/PE复合材料电阻率的影响  37-39
  4.4 聚乙烯性能对CB/PE复合材料电阻率的影响  39-41
  4.5 碳黑种类对复合材料PTC特性的影响  41-42
  4.6 PE种类对复合材料PTC特性的影响  42-44
  4.7 DCB/CB/PE复合材料的PTC特性  44-45
  4.8 磁场处理对CNTs/CB/PE复合材料PTC特性的影响  45-49
    4.8.1 磁场处理对CNTs/CB/LDPE复合材料PTC特性的影响  45-48
    4.8.2 磁场处理对CNTs/CB/HDPE复合材料PTC特性的影响  48-49
  4.9 磁场处理对Fe粉/CB/PE复合材料PTC特性的影响  49-53
    4.9.1 磁场处理对Fe粉/CB/LDPE复合材料PTC特性的影响  49-52
    4.9.2 磁场处理对Fe粉/CB/HDPE复合材料PTC特性的影响  52-53
  4.10 本章小结  53-55
结论  55-56
参考文献  56-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文  62-63
致谢  63

聚合物基PTC材料及其磁场处理技术研究

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