Vliv morfologie polymerních kompozitů s uhlíkatými plnivy na elektrické vlastnosti

Abstract

Elektrickou vodivost polymerů lze zvýšit přidáním plniva na bázi uhlíku o různé morfologii. Teoretická část se zabývá vodivostí polymerních kompozitů, plnivy a vlivem morfologie plniv na vodivost. V experimentální části byly připraveny kompozity na bázi nízkohustotního polyethylenu obsahující uhlíkové nanotrubice, saze nebo expandovaný grafit. Vzorky byly připraveny ředěním masterbatche ve dvoušnekovém extrudéru. U vzorků byly měřeny elektrické a mechanické vlastnosti v závislosti na obsahu plniva. Bylo zjištěno, že v případě nanotrubic a sazí bylo dosaženo dobré disperze v matrici a nízkých hodnot perkolačního prahu elektrické vodivosti. U expandovaného grafitu došlo během extruze k exfoliaci na menší aglomeráty a destičky, perkolační práh byl vyšší. Úprava expandovaného grafitu v roztoku vedla ke zvýšení perkolačního prahu kompozitu. Na základě předchozích výsledků byly připraveny hybridní kompozity kombinující expandovaný grafit s uhlíkovými nanotrubicemi nebo sazemi.

The electrical conductivity of polymers can be increased by adding carbon-based fillers of different morphologies. The theoretical part deals with the conductivity of polymer composites, fillers, and the effect of filler morphology on conductivity. In the experimental part, low density polyethylene composites with carbon nanotubes, carbon black or expanded graphite were prepared. The samples were prepared by masterbatch dilution in a twin-screw extruder. The electrical and mechanical properties of the samples were measured as a function of filler content. It was found that good dispersion in the matrix and low percolation threshold values of electrical conductivity were achieved in the case of nanotubes and carbon black. For the expanded graphite, exfoliation into smaller agglomerates and platelets occurred during extrusion and the percolation threshold was higher. Treatment of the expanded graphite in solution led to an increase in the percolation threshold of the composite. Based on the previous results, hybrid composites combining expanded graphite with carbon nanotubes or carbon black were prepared.