聚丙烯-鍍鎳玻纖導(dǎo)電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)控制與性能研究.pdf

1、導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料由于其優(yōu)異的加工性能和電阻可調(diào)控性而在抗靜電、電磁屏蔽、電子封裝、微電子器件等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)控制導(dǎo)電填料在聚合物基體中形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的高性能化和多功能化是目前導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料制備領(lǐng)域的重要研究課題。本課題在前期制備的聚丙烯(PP)/鍍鎳玻璃纖維(NCGF)導(dǎo)電復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，分別通過(guò)退火處理和加入成核劑研究了結(jié)晶形態(tài)的變化對(duì)PP/NCGF復(fù)合材料性能的影響。另一方面在PP/NCGF混合物模壓

2、成型過(guò)程中施加外磁場(chǎng)誘導(dǎo)NCGF取向制備出了導(dǎo)電性能各向異性的PP/NCGF復(fù)合材料。主要研究結(jié)果如下：
　　(1)將PP/NCGF復(fù)合材料在150℃條件下保溫1h，采用DSC和XRD分析PP結(jié)晶形態(tài)的變化，測(cè)試退火處理后復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能。結(jié)果表明，當(dāng)NCGF含量較低時(shí)，退火處理增大了PP的晶粒尺寸和結(jié)晶度，破壞了初步形成了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使電導(dǎo)率降低，同時(shí)結(jié)晶的完善和晶粒尺寸的增大導(dǎo)致PP/NCGF的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量提高

3、，斷裂伸長(zhǎng)率降低。
　　(2)在PP/NCGF體系中加入成核劑DBS研究PP結(jié)晶形態(tài)的改變對(duì)復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明，DBS的加入誘導(dǎo)了更多晶核的生成，使PP的結(jié)晶度增大，晶粒尺寸減小。通過(guò)DBS誘導(dǎo)晶粒細(xì)化和晶區(qū)擴(kuò)展引起的體積排除效應(yīng)促進(jìn)了NCGF導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的完善，有效降低了PP/NCGF復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲值降低至0.35vol％并提高了PP/NCGF復(fù)合材料的電導(dǎo)率。DBS的加入引起PP晶粒的細(xì)化同時(shí)弱化了球晶間的界面，減少

4、了內(nèi)部缺陷；另一方面DBS誘導(dǎo)更多晶核的生成改善了NCGF與PP之間的界面作用力，從而使拉伸強(qiáng)度提高。同時(shí)隨著NCGF含量的提高，NCGF相互連接形成的導(dǎo)電通路逐步完善，使PP/NCGF/DBS復(fù)合材料的平均電磁屏蔽效能逐步增大。其中，復(fù)合材料對(duì)電磁波的吸收損耗為其主要屏蔽機(jī)制。
　　(3)在PP/NCGF混合物模壓成型過(guò)程中施加1 T的磁場(chǎng)誘導(dǎo)NCGF取向制備各向異性的PP/NCGF導(dǎo)電復(fù)合材料。研究了磁場(chǎng)施加時(shí)間和NCGF含量

5、對(duì)電導(dǎo)率各向異性的影響。結(jié)果表明，隨著施加磁場(chǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，NCGF在磁場(chǎng)中的取向程度越高，但平行磁場(chǎng)方向上的電導(dǎo)率和電導(dǎo)率各向異性比隨施加磁場(chǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)。當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)間為10min時(shí)，平行磁場(chǎng)方向上的電導(dǎo)率和電導(dǎo)率各向異性比最高，同時(shí)，PP分子鏈在磁場(chǎng)作用下也發(fā)生了一定程度的取向。隨著NCGF含量的增加，平行和垂直磁場(chǎng)方向上的電導(dǎo)率均增加，但由于高含量的NCGF使垂直磁場(chǎng)方向上的導(dǎo)電通路趨于完善，同時(shí)相鄰的NCGF