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聚丙烯导电复合材料的制备和电性能研究 杨波，吴万棋，陈光顺，郭少云 高分子材料工程国家重点实验室，四川大学高分子研究所，成都610065 导电聚丙烯是一种生产成本较低，综合性能良好的新型复合材料，市场前景良好。由炭黑填充制成的复合型导电高分子材料可根据填充量不同，灵活调节材料的电阻率。然而炭黑与单一聚合物共混制备导电材料，通常需要填充15％～20％质量份数的炭黑，高填充会带来许多不利影响，如增加复合体系的熔体黏度，加工性能变差，炭黑粒子易脱落，造成洁净室的污染，电阻率不易精确控制，重现性差等。因此，降低炭黑填充量是改善复合型导电聚合物性能的关键。近年来发展起来的采用不相容的两相聚合物作基体[1-3]，有效地降低了复合型导电聚合物中炭黑的填充量。　 本文采用聚丙烯和EAA的共混物作基体，以导电碳黑为填料，通过熔融共混的方法制备导电复合材料，拟利用导电碳黑选择性分散于EAA相中，降低逾渗阀值。探讨了导电炭黑在两相基体中的分散以及聚丙烯结晶度对复合体系导电性能的影响（见图1，图2）。 Fig.1 PP1/CB和PP1/EAA/CB体系的电 Fig.2 PP2/CB和PP2/EAA/CB体系的电阻率-CB阻率-CB含量关系曲线 含量关系曲线 Fig.3 PP2/CB体系的断面形貌，其中CB Fig.4 PP2/EAA/CB体系的断面形貌，其中CB含量为4.8％ 含量为4.8％ 结果表明，在PP/CB复合体系中加入第三相EAA，在CB含量较低的时候，就能够显著降低复合材料的体积电阻率。通过SEM观察（见图3，4），导电炭黑粒子集中分散在极性弹性体相中，同时弹性体在聚丙烯基体中大部分形成了连续网络结构，使得材料在相同导电填料含量下的体积电阻率相对单基体体系有7～8个数量级的降低。并且较高结晶度聚丙烯（PP2）复合材料。 经过刻蚀处理去掉EAA相以后，如图5，在保留下来的PP基体中不存在或是仅在界面处存在极少量的炭黑粒子，绝大部分炭黑粒子随刻蚀掉的EAA相一起脱落，进一步证实了在此双基体体系中炭黑粒子选择性分散于EAA中的。同时，由图中较为深入的孔洞和相互贯通的结构看出，EAA相承载着CB粒子在PP基体中大部分形成了相互连接的网络结构，从而导致复合材料的导电性能获得大幅度提高。 Fig.5 经刻蚀掉EAA后的PP1/EAA/CB 体系的断面形貌，其中CB含量为4.8％ 参考文献 [1] Li Y, Wang S F, Zhang Y, Zhang Y X. Electrical Properties and Morphology of Polypropylene/Epoxy/Glass Fiber Composites Filled with Carbon Black. Journal of Applied Polymer Science, 2005, 98: 1142 [2] Xu X B, Li Z B, Yang M B, et al. The role of the surface microstructure of the microfibrils in an electrically conductive microfibrillar carbon black/poly ethylene terephthalate /polyethylene composite. Carbon, 2005, 43（7）:1479 [3] Foulger S H. Reduced percolation thresholds of immiscible conductive blends. Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics, 1999, 37:1899 Preparation of Polypropylene conductive composite and study on its conductivity Yang Bo, Wu Wanqi, Cheng Guangshun, Guo Shaoyun The State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering, Polymer Research Institute of Sichuan University, Chengdu 610065, China Abstract： In this paper, based on conductive carbon black, polypropylene PP /EAA conductive composites were prepared via melt blending. The dispersion o