新型高強導電復合材料的制備及性能的研究.pdf

1、近年來隨著航空工業(yè)、電子信息產業(yè)的飛速發(fā)展，為我們的生活帶來了極大的便利，但與此同時也帶來了巨大的電磁污染。因此，電磁屏蔽及其防護材料的研究引起了世界各國的極大關注。導電高分子材料也因此應運而生。在光、電、磁、聲等方面具有特殊性能的且具有優(yōu)良的成型加工性能的高分子材料，特別是復合型導電高分子的研究，是現在導電聚合物材料研究的重要方向。
　　 本文在課題組研究的基礎上，在尼龍6(PA6)/膨脹石墨(EG)復合材料中加入經低溫等離子

2、體處理的碳纖維作為其增強增韌填料，通過熔融共混的方法制備了導電復合材料。同時研究了導電復合材料材料的微觀結構、導電與介電性能、結晶性能、流變行為和材料力學性能等，并討論了雙螺桿擠出放大試驗過程中所遇到的基本問題，分析了配方和工藝對體系性能的影響，提出相應的解決辦法。
　　 本文的創(chuàng)新點在于：選用經低溫等離子體處理的CF作為增強導電材料，制備了新型高強導電復合材料。等離子體處理法具有清潔高效的特點，是未來材料表面處理方法的趨勢。另

3、外，在導電復合材料生產放大實驗過程中對密度較低的可膨脹石墨，采用密閉輸送和強制喂料系統(tǒng)的一體化加料方式，很好的解決了在生產過程中帶來的粉塵污染問題和輕質填料的加料方式問題。另外，在雙螺桿擠出工藝中，聚合物基體的選擇性很好，在制備不同聚合物基導電復合材料的實際應用推廣有著重要的意義。論文的主要研究結果如下：
　　 1.低溫氧等離子體處理制備PA6/EG/CF導電復合材料及性能的研究
　　 選用經低溫氧等離子體處理的CF作為

4、增強材料，采用熔融共混的方法制備了PA6/EG/CF導電復合材料，由于CF具有一定的導電性能，和膨脹石墨的協同效應，提高復合材料的導電能力，加上它的優(yōu)良的力學性能也改善了材料的力學性能。當CF質量份數為15phr時，在保持復合材料材料導電性能的基礎上，有效的提高了材料的力學，拉伸和彎曲強度分別為118MPa和178MPa，分別是PA6/EG復合材料的2.6倍和2.3倍，復合材料的強度有了很大的提高。運用TG、DMA、DSC以及流變儀等分

5、析手段研究了PA6/EG/CF復合材料體系的動態(tài)力學性能、導電性能、力學性能、流變性能以及熱性能的相關情況。
　　 2.低溫等離子體處理對纖維表面性能的影響研究
　　 采用氧、氬氣等離子體處理碳纖維，通過SEM、DMA、EPR、AFM等對CF表面進行表征，結果表明經等離子體處理后CF的表面性能有很大改善。通過導電性和一系列力學性能的測試，表明CF在經過等離子體處理后，纖維與基體的結合能力得到提高，使得PA6/EG/CF導

6、電復合材料的導電性和力學性能均有所提高。
　　 3.新型高強導電復合材料的生產放大實驗研究
　　 基于PA6/EG/CF體系表現出來的優(yōu)異性能，采用雙螺桿擠出方法，制備了PA6/EG/CF導電復合材料，考察了原料配方和生產工藝對材料性能的影響。通過SEM、DMA等對共混物進行表征，結果表明CF與PA6相容性良好。通過導電性和一系列力學性能的測試，經雙螺桿擠出法制得的PA6/EG/CF導電復合材料的力學性能和熱性能有所提高

7、，但同組分下材料的導電性能有所降低。
　　 4.放大實驗過程中遇到的問題及相應的解決方法
　　 在擠出放大實驗過程中，為了防止降解，降低物料的停留時間，采用高的轉速同時減少CF束數或采用低K數的CF，以制備低纖維含量的導電復合材料。高螺桿轉速下的CF受剪切程度增加，造成過度剪切，使體系的力學性能下降。因此，采用增加CF束數，中等轉速的條件制備高纖維含量的導電復合材料。另外，復合材料的熔體(245℃)表現出明顯的剪切變稀行