纳米碳管和石墨烯粉体的比表面积大、表面活性低,粒子间具有较强的范德华力,在聚合物基体内容易团聚,它们的分散效果将直接影响导电网络的构建,粉体改性剂对其表面进行化学修饰可促进填料与树脂的相容性,提高填料的分散效果。
氧化石墨烯虽较石墨烯易分散,但其为绝缘材料,因此需将制备好的涂层中的氧化石墨烯进行化学或氧化还原,从而恢复涂层的导电性能。Ma等在石墨烯表面接枝长链聚合物后,环氧树脂/石墨烯复合体系的渗流阈值由原来的1.333%(体积分数,下同)下降到0.32%。
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包覆粉体改性剂可以提高纳米碳管的分散效果,同时阻止其在成膜树脂中再次团聚,但与接枝的纳米碳管相比,其渗流阈值较高。这是由于纳米碳管被包覆后表面形成了绝缘壳层,在构建导电网络时,带有绝缘壳层的纳米碳管彼此搭接处的接触电阻增大,导致涂层整体导电性能下降。
采用球磨工艺在纳米碳管表面接枝氨基,与纯纳米碳管相比,接枝后的纳米碳管与环氧树脂混合后制成涂膜的导电性能反而降低,这可能是球磨分散导致纳米碳管长径比减小,且纳米碳管接枝氨基后,纳米碳管的共轭π电子数目减少,而新键合的sp3杂化轨道电子导电性能远不及π电子。采用化学修饰往往都会对纳米碳管或石墨烯结构造成一定程度的破坏,因而在修饰过程中需要合理地控制各项参数,在满足填料均匀分散的同时尽量保持填料结构的完整性,从而获得理想的电学性能。
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