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1、09高分子 于宗芝一、简介导电介质和高分子材料复合而形成的复合型导电高分子材料因具有种类广泛，易加工成型为优点，在电子、电器、通讯、汽车等工业领域作为导电、抗静电、面状发热体、抗电磁干扰、防爆等各种器件,并获得了广泛的应用。导电高分子材料分类复合型导电复合型导电高分子材料高分子材料本征型导电本征型导电高分子材料高分子材料基体树脂基体树脂聚烯烃（聚乙烯、聚丙烯等、聚氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲）导电填料导电填料金属粉,金属纤维,碳黑、石墨、碳纤维、镀金属玻璃纤维、镀银中空玻璃微球、碳黑接枝聚合物、金属氧化物、金属盐等。(金属系，碳系)碳纳米管的简介碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域键，由于共
2、轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。在导电高分子复合材料应用中也表现出导电性能优异、添加量少、对材料有增强作用等优点。（a）同素异形体的碳碳纳米管（b）石墨碳纳米管（c）金刚石结构的碳纳米管（d）富勒烯二、如何提高高分子二、如何提高高分子/CNT 复合材料导电性能复合材料导电性能有序碳纳米管偏光显微镜（1）对CNTs 进行表面修饰,一般是在CNTs 表面引入一定的数量的极性官能团,来改善碳纳米管在聚合物基体中的分散性。（2）利用Sumita 提出的双逾渗效应(Double Percolation Effect)来降低体系逾渗值的方法。该方法利用双组分高分子共混体系在某种特定条件下形成具
3、有旋节状双连续相结构的特点,使CNTs 选择性地分散在其中一相,并且在该相中形成逾渗,可显著地提高CNTs 的使用效率。三、PP/碳纳米管复合材料的制备制备过程大致可分为两步制备过程大致可分为两步（一）碳纳米管改性（一）碳纳米管改性 将多壁碳纳米管（MWNY）加入到60%浓硝酸中，滴加几滴浓硫酸，超声分散30分钟后在110回流24h，反应结束后，用蒸馏水洗涤产物至中性，在80真空干燥24h得MWNT-COOH.加入改性后的碳纳米管后，材料的导电性能明显增加（二）复合材料制备（二）复合材料制备 将PP与6%的MWNT-COOH加入到高速混合机中，用双螺杆挤出机共混造粒;粒料在120干燥12h。注
4、：6%为导电阈值，此时已形成很好的导电通道，隧道导电效应显现。混炼的条件控制时间越长，分散效果越好，但是长时间处于高温下易分解转速越高分散的越均匀，导电效果越好温度越高越有利于分散，易于形成导电通路，但250PP会分解综上所述：PP/MWNTS复合材料母粒制备较为合理的混炼工艺为混炼速率110r/min,混炼时间15min，混炼温度190加入5%的MWNTS时，表面电阻率分别为模压成型104cm 挤出成型104cm 注塑成型1012cm采用膜压成型的方式采用膜压成型的方式四、PP/CNT 复合材料导电性的提高一般熔融复合法制得的 PP/CNT 体系的逾渗值（能够起到导电作用所需要添加的最低导电
5、材料的量）通常在 1 2%(wt)之间,在此基础上,我们将CaCO3 填充到PP/多壁碳纳米管(MWCNT)体系中,进一步改善体系的导电性能。碳酸钙对PP进行填充，势必会降低材料的韧性，因此要对碳酸钙表面进行改性。表面处理方法：碳酸钙在60的烘箱中烘干2h后，放入100110的高速搅拌机中，用其质量1%的钛酸酯偶联剂进行表面处理，钛酸酯偶联剂用等量的白油稀释，分三次加入碳酸钙中，搅拌5分钟，取出，的活化碳酸钙。之后可与PP共混造粒。实验结果表明,PP/MWCNT 体系加入 CaCO3 后,逾渗值降低。这是由于CaCO3 占据体系一部分体积,而MWCNTs 无法分散到CaCO3 的内部,只能分散
6、在高分子基体中,使得MWCNTs 在PP中的有效浓度提高,MWCNTs 之间相互连接的几率增加,更容易形成导电网络（1）力学性能）力学性能抗蠕变性能就得到很大提高。成型收缩百分比由纯PP的20.3%分别降至16.9%和14.9%。PP/MWNT复合材料的杨氏模量升高、韧性降低、屈服应力增加（纯PP和PP/MWNT复合材料的屈服应力随温度升高几乎直线下降，表明MWNT在PP基体中的增强作用在高温时更显著。）（2）电学性能提高）电学性能提高（3）结晶行为）结晶行为 T v（4）电学性能提高）电学性能提高导电率，介电常数大幅度提高（5）结晶行为）结晶行为 T v（6）阻燃和热稳定性性能）阻燃和热稳定
7、性性能 CNT具有高的热导率和良好的屏蔽效应 五、应用石墨改性聚丙烯降膜式吸收器石墨改性聚丙烯降膜式吸收器碳纳米管增强复合材料碳纳米管增强复合材料六、碳纳米管/聚合物基复合材料制备过程中存在的问题（1）碳纳米管的分散和界面结合力 碳纳米管的表面活化能较高，易发生团聚，难以实现在聚合物中均匀分散。（2）碳纳米管的取向问题（3）碳纳米管的成本问题参考文献1碳纳米管改性聚丙烯复合材料的研究进展 何小芳1,2，刘源1，刘玉飞1，王李波1，曹新鑫*1,32导电型高分子/碳纳米管复合材料研究孙 尧,鲍哈达,郭朝霞,于 建(清华大学化学工程系,先进材料教育部重点实验室,北京 100084)3聚丙烯碳酸钙复合材料改性研究张桂云 古建仪(仲恺农业工程学院化学化工学院，广东广州,510225)4制备工艺对聚合物基多壁碳纳米管复合材料导电性能的影响 王荣 5制备工艺对聚合物基多壁碳纳米管复合材料导电性能的影响谢谢！