炭黑填充聚丙烯-聚苯乙烯不相容共混物的導(dǎo)電性能和熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、高性能導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的主要研究目標(biāo)為提高導(dǎo)電性，降低滲流閾值，及改善熱穩(wěn)定性。導(dǎo)電性本質(zhì)上是由導(dǎo)電填料在基體中構(gòu)筑的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)及其隨外界條件的變化決定的，因此，設(shè)計有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是提高導(dǎo)電性的根本途徑之一。根據(jù)雙逾滲理論制備的多組分復(fù)合材料，其導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑與填料的選擇性分布及體系相形態(tài)密切相關(guān)。而熱不穩(wěn)定性是產(chǎn)生電阻負(fù)溫度系數(shù)效應(yīng)(NTC)、電學(xué)性能不穩(wěn)定、老化的原因，具體表現(xiàn)在兩方面:一是不相容基體導(dǎo)致相結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，相粗化;二是填

2、料-聚合物過剩的界面自由能引起熱不平衡，填料聚集。本論文試圖通過添加相容劑，改變加工工藝及共混順序來調(diào)控填料的選擇性分布和體系相形態(tài)，改善導(dǎo)電性及熱穩(wěn)定性。重點關(guān)注界面張力，聚合物粘度，導(dǎo)電性能-流變行為同步測試。研究表明:就炭黑(CB)填充聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)不相容共混物而言，CB分布于PS相，具有最高電阻率，且熱處理下電阻率ρ及流變參數(shù)的變化幅度大、速度快，表現(xiàn)出最差的熱穩(wěn)定性。添加最優(yōu)含量的相容劑苯乙烯-丁二烯-苯乙烯

3、嵌段共聚物(5 vol％SBS)制備的CB/SBS/PP/PS電阻率較低，因為SBS與CB的高親和性誘導(dǎo)CB分布于相界面，且SBS的增容作用能細(xì)化相區(qū)，產(chǎn)生更精細(xì)的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)。此外，SBS增容、增粘以及富集于界面處的CB均能減緩熱處理下的相粗化和CB聚集，提高熱穩(wěn)定性。就加工方式而言，直接共混法制備的CB/SBS/PP/PS，高粘的SBS阻礙CB遷入，導(dǎo)致界面處CB數(shù)量有限;母料共混法制備的(SBS/CB)/PP/PS，高粘的預(yù)混母料

4、(SBS/CB)限制CB遷出，導(dǎo)致界面處CB稠密，材料導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性更優(yōu)。就共混順序而言，(SBS/CB)/PS+PP中，母料與PP的高親和性誘導(dǎo)CB從PS向PP相遷移，但高粘的SBS阻礙CB遷移，導(dǎo)致少量CB分布于界面;(SBS/CB)/PP+PS中，母料無法提供遷移驅(qū)動力，CB只分布在初始的PP相中。SBS的增容、增粘導(dǎo)致兩者相形態(tài)的連續(xù)性較差，材料導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性也較差。熱處理后，由三種共混順序制備體系的電阻、相結(jié)構(gòu)及CB分布趨