MWNT/PEK-C導電薄膜的制備及其性能研究

黑艷偉， 張寶艷， 周正剛， 許新光

(1. 北京航空材料研究院，北京100095;2. 中航復合材料有限責任公司，北京100095)

碳納米管具有優異的力學、電學和熱學性能，并且擁有較大的長徑比和比表面積，是制備高導電、低密度、高力學性能復合材料的理想填料。國內外有關聚合物基碳納米管復合材料電性能研究主要涉及環氧、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等使用溫度較低的樹脂體系且碳納米管含量較低［1～4］，難于滿足航空航天領域對材料耐溫性和高導電性的要求。

復合材料的性能依賴于填料的含量。目前碳納米管導電復合材料中碳納米管的含量通常低于5%(質量分數，下同)，電導率通常小于10－2S/cm［5，6］。高含量的碳納米管能夠使復合材料達到更高的性能，制備高含量的碳納米管/樹脂基復合材料具有重要的意義。然而碳納米管的團聚給制備高含量碳納米管/樹脂基復合材料帶來了挑戰。最近發展出幾種碳納米管含量在10% ～50%的復合材料制備方法。Cheng等［7］采用樹脂傳遞模塑技術將環氧樹脂與高度取向的MWNT 片層復合，MWNT 含量可達16.5%，MWNT取向方向復合材料的電導率可達1 ×102S/cm。Feng等［8］采用混合固化劑輔助層層組裝的方法制備MWNT 含量為15% ～36%的環氧復合薄膜，復合薄膜最高電導率為0.12S/cm。這些方法由于受到技術條件的限制，生產成本較高，難于大規模應用。有研究表明［9，10］球磨法是一種分散碳納米管的有效手段，當分散劑選取得當時，可獲得高碳納米管含量的樹脂基復合材料。PEK-C 是我國自主研發的新型高性能熱塑性樹脂，其主要性能與聚醚醚酮(PEEK)十分相近，具有優良的耐熱性、耐腐蝕性、耐輻照性及力學性能，在國內航空復合材料領域應用較廣泛。……