1、聚合物基正溫度系數(PTC)復合材料，由于其加工成本低廉，使用方便安全等特點被廣泛應用在生活中。但就目前的PTC材料而言，也存在很多問題需要解決。例如，室溫電阻率較高，重復性較差，這些問題直接制約著PTC復合材料的進一步應用和推廣。針對這些問題，本文選擇以低密度聚乙烯(LDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)為基體，石墨粉體(Gr)為主要填料粒子，二氧化釩(VO2)為摻雜粒子，鱗片石墨(NFG)為對比填料粒子，通過熔融共混的

2、方法制備出具有一定PTC效應的導電復合材料，通過各種表征，研究討論了基體，填料粒子和摻雜粒子對復合材料PTC行為的影響。主要研究內容如下：
　　(1)以HDPE作為復合材料的基體，Gr被用作填料粒子，VO2作為第二成分填料，經過熔融共混和熱壓成型的制備方法，制備出HDPE/Gr/VO2復合材料。再通過對樣品進行差示掃描量熱(DSC)表征，電阻測試，掃描電子顯微鏡(SEM),偏光顯微鏡(POM)表征和動態(tài)流變測試。結果表明，在HDP

3、E/Gr/VO2體系中，隨著VO2的增加，體系的室溫電阻率明顯下降。主要是由于VO2的增加，使非晶相中Gr粒子的密集程度增大，有利于導電鏈的形成。且當VO2含量為6wt%時，出現雙PTC效應，雙PTC效應出現的溫度在VO2的相轉變溫度和HDPE的熔融溫度附近，此時復合物體系的PTC強度(PTCI)最大(PTCI=4.06)。這說明VO2的引入是誘導雙PTC效應的直接原因；
　　(2)以LDPE和PP作為復合材料的雙基體，Gr作為導

4、電填料粒子，通過調節(jié)摻雜的第二成分VO2在復合體系中的含量，探究VO2對LDPE/PP(4/1)/Gr/VO2復合材料PTC行為的影響。實驗結果表明，在LDPE/PP(4/1)/Gr/VO2復合材料中，VO2含量越多，室溫電阻越低。通過SEM圖分析，VO2優(yōu)先分布在LDPE和PP的界面上，但隨著VO2的增多，將部分分布于界面上的Gr排擠到LDPE相中，進而LDPE相中的Gr濃度增大，導電鏈增加，室溫電阻下降。通過能譜儀(EDS)表征，證

5、實了Gr和VO2的分布狀態(tài)。而調和均值方程與幾何均值方程從理論上進一步驗證了粒子的分布情況。從X射線衍射(XRD)譜圖中得到的結果表明，Gr粒子和VO2的加入，妨礙了PP晶體的生長，抑制了PP的結晶，導致在XRD圖上，PP的結晶峰較弱。聚合物的結晶相變化直接影響著整個體系的PTC行為。另一方面，對復合材料進行動態(tài)機械(DMA)測試，分析得出，隨VO2含量增加，體系的儲能模量增加，損耗因子降低。這是由于更多的VO2吸附在基體上，增強了高分

6、子鏈與粒子間的作用力傳遞，提高了體系的剛度。而且部分高分子鏈段可能穿插在VO2晶體內部，從而限制了高分子鏈的運動，進而儲能模量增大。當VO2含量為8wt%時，復合體系的PTC強度最大。
　　(3)在HDPE/PP(1/1)/NFG-Gr和HDPE/PP(1/1)/NFG復合體系中，通過體系的電阻測試，結果表明，這兩個體系的室溫電阻值很接近，并沒有因鱗片石墨(NFG)含量不同發(fā)生巨大變化，且PTC現象較為明顯，變化趨勢相似，但HDP

7、E/PP(1/1)/NFG的PTC轉折溫度延后。用動態(tài)流變儀測試體系的復合粘度，結果表明，兩種復合材料的復合粘度變化趨勢和粘度值很相似，這說明NFG的含量變化對材料復合粘度的影響不大。對復合體系進行動態(tài)流變行為測試，實驗數據表明，HDPE/PP(1/1)/NFG體系的儲能模量較大，損耗因子較小。這是由于在HDPE/PP(1/1)/NFG體系中，NFG的含量高，由于NFG的長徑比較大，NFG與基體間的作用力強，易與高分子鏈纏結，更多的鱗片