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丙酮含量高低對環氧石墨復材電性能影響極大。最近華僑大學材料科學與工程學院為研究稀釋劑丙酮。加入量對復合材料電阻率的影響，設計了一套實驗進行研究。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹，實驗在恒溫箱中使環氧樹脂升溫降低粘度，以分散填料而不使用稀釋劑，這種制備方法有利于復合材料獲得較低的電阻率和較好的結構性能，實驗的成功不僅獲得較低的電阻率而且順利固化，樣品的表觀結構性能也較好，可見丙酮的存在不僅增大了樣品的電阻率，而且影響了樣品的結構性能，甚至使樣品難以固化。 升溫和添加稀釋劑都能使環氧樹脂更好地分散填料，這是因為它們都能使環氧樹脂的粘度大幅度地降低，根據文獻可推算E-44雙酚A型環氧樹脂升溫和添加丙酮時對其粘度影響的大致情況：E-44雙酚A型環氧樹脂25℃時粘度約25 Pa·s，丙酮20℃時的粘度為0.316mPa·s；100℃時E-44雙酚型環氧樹脂的粘度約降至0.1Pa·s左右；25℃時E-44雙酚A型環氧樹脂的粘度要降至0.1Pa·s，約需添加40%質量分數的丙酮；25℃以下時必須添加更多的丙酮才能使粘度降至0.1Pa·s。可見環氧樹脂的粘度對溫度的敏感性很大，溫度較小的改變會引起粘度很大的變化。在分散填料上環氧樹脂升溫降低粘度代替添加稀釋劑是可行的。 眾所周知非活性稀釋劑的加入，會使環氧樹脂固化物強度和模量下降，但伸長率得到提高。在用量少時對固化物的結構性能影響較小，用量大時固化物的性能會變壞，同時引起收縮性增加及粘接性降低，一般非活性稀釋劑的添加量不得超過15%。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹，隨著丙酮添加量和固化劑乙二胺過剩量的增加，樣品變柔軟、粘接性變差直至難以固化保持糊狀。這是因為稀釋劑的存在使環氧樹脂的交聯密度降低，以及稀釋劑自身機械強度很差，所以當稀釋劑用量較大時固化物性能變壞。超過一定量時甚至會使環氧樹脂的交聯密度低至無法建立一固化結構體系，以至無法固化只為一糊狀。從以上分析可看出相對于使用稀釋劑，環氧樹脂升溫以分散填料，對環氧樹脂復合材料的結構性能是有利的。 關于稀釋劑丙酮的加入量對復合材料電阻率的影響，隨著丙酮的添加量不斷增大，復合材料的電阻率不斷增大，丙酮的加入量較少時材料的電阻率升高的速度較慢，而丙酮的加入量較大時材料的電阻率升高的速度較快。中國環氧樹脂行業協會專家稱，丙酮的加入導致材料電阻率升高的原因在于丙酮的加入量增大，使復合體系體積增大、石墨含量相對降低，致使復合體系的電阻率升高。但這只能部分說明丙酮加入量對材料電阻率的影響，不能完全解釋實驗結果。因為材料電阻率不是隨丙酮的加入量而線性升高的，而是丙酮加入較少時電阻率升高較慢，丙酮加入較多時電阻率升高較快。這種非線性的變化正顯示了高分子復合導電材料的特點，該種材料基本上是一種網絡導電模式。 環氧樹脂、石墨、乙二胺、丙酮作為一個復合體系，在環氧樹脂未發生固化時，是一均勻的多相混合物。據中國環氧樹脂行業協會專家介紹，在環氧樹脂固化反應發生后，環氧樹脂和乙二胺反應逐漸形成一固化網絡，在各個局部區域，丙酮與環氧樹脂、乙二胺產生分離。在丙酮量較少時，丙酮處于環氧樹脂固化網絡和石墨之間，少部分地隔斷了材料的導電網絡，但由于是立體網絡導電模式，少部分地隔斷對材料整體的導電影響不大，所以材料電阻率也只是較慢地升高。在丙酮加入量較大時，與環氧樹脂固化網絡分離的丙酮，在各個局部區域被擠向各石墨微片的四周，對石墨微片形成包裹狀態，于是導電網絡被大量地切斷，所以材料的電阻率急劇上升。 |
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