通过调整加工参数来调控不同CNT分散质量的PBAT/CNT纳米复合材料的流变学性能与多功能性

《Polymer Composites》：Rheological and Multifunctional Properties of PBAT/CNT Nanocomposites With Diverse CNT Dispersion Quality Tuned by the Processing Parameters

研究碳纳米管（CNT）在聚丁二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）基体中分散性及加工参数对其流变、电导率、介电性能和电磁屏蔽效能的影响，发现高温高转速促进均匀分散，提升综合性能，临界含量分别为0.18 wt%和0.45 wt%。

　　

摘要

本研究探讨了加工参数对碳纳米管（CNT）在聚（丁酸丁二醇酯-对苯二甲酸酯）（PBAT）基体中分散质量的影响，以及相应的流变行为、电导率、介电性能和电磁干扰屏蔽效果（EMI-SE）。使用内部熔融混合器，在不同的加工温度和螺杆转速下制备了纯PBAT以及含有1%、3%和5%（重量百分比）CNT的纳米复合材料。小幅度振荡剪切流变分析表明，加工温度的升高导致复合粘度和储能模量在低频范围内的增加更为显著，这反映了CNT更好的分散效果以及更强的网络结构形成。较高的混合速度也有助于更有效地实现CNT的分散；然而，进一步增加混合速度可能会导致PBAT分子的机械降解和CNT的断裂。扫描电子显微镜分析证实，在较高温度和混合速度下制备的纳米复合材料中，CNT的分散效果更好且更均匀。纳米复合材料的电导率、介电常数和EMI-SE的变化与熔融流变结果一致，表明这些特性之间存在相互关联。当在150°C和100 rpm的条件下制备时，含有5% CNT的纳米复合材料的直流电导率和EMI-SE值分别为约10^?7 S/cm和35–38 dB；而在190°C和200 rpm的条件下制备时，这些值分别约为10^?3 S/cm和44–50 dB。在这种制备条件下，流变和电导率达到渗透阈值的CNT含量分别约为0.18%和0.45%（重量百分比）。较高的加工温度（190°C）和增加的混合速度（200 rpm）对于实现均匀的CNT分散和提升纳米复合材料的多功能性能至关重要。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。