Electrical behaviour of polymeric composites with expanded graphite

Elektricky vodivé termoplastické kompozity z grafenových nanodestiček nebo prekurzorů grafenu jsou novými nadějnými funkčními materiály. Nanokompozity s grafenem byly připraveny zpracováním ve vsádkovém hnětači ze čtyř extruzních typů polyethylenu (PE) a expandovaného grafitu (EG). Možnosti zlepšení dispergace EG byly sledovány při zpracování kompozitu v přítomnosti různých kompatibilizátorů. Kompozity byly připraveny zpracováním v tavenině při 200 °C a 60 rpm po dobu 10 min. Měrná elektrická vodivost kompozitů byla stanovena měřením odporu nebo volt ampérovou charakteristikou. Morfologie kompozitu byla sledována pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. V závislosti na typu PE a struktuře kompatibilizátoru je možné dosáhnout různé morfologie a vodivosti kompozitu, což vede k souladu s modely teorie perkolačního prahu nebo náhodného shluku resistorů Miller-Abrahamse. Významné redukce v perkolačním prahu bylo dosaženo v kompatibilizovaném vzorku ultra-nízkohustotního polyethylenu, kde perkolační práh nastal při 3,92 % obj.Electrically conductive thermoplastic composites made from graphene nanoplatelets or graphene precursors are a promising branch of new functional materials. Graphene nanocomposites were prepared via processing in an internal mixer from four extrusion grade polyethylenes (PE) and expanded graphite (EG). As a method of possible improvement of EG dispersion, compounding in presence of various compatibilizers is examined. Melt compounding was performed for 10 min at 200 °C and 60 rpm. The electrical conductivity of compression-molded samples was determined from a current voltage characteristic or direct resistance measurement. Composite morphology was characterized by scanning electron microscopy. Depending on the PE matrix and compatibilizer structure, different electrical conductivities and morphologies were observed, which corresponded in agreement with either percolation theory or the random-resistor network of Miller and Abrahams models. Substantial reduction of percolation threshold was achieved in compatibilized ultra-low density polyethylene where percolation occurred at 3,92 % vol.