功能复合材料4导电复合材料.ppt

功能复合材料 功能复合材料 基体： 聚合物、金属、陶瓷、水泥 导电填料： 炭素、金属、金属氧化物 生亦何苦，死亦何哀 (3) 成型工艺和成型方法的影响 混炼时间：有一最佳值，过长或过短都会导致复合材料的导电性能下降； 成型温度：高，有利于导电填料的分散，使得复合材料的导电性能提高。 复合材料的导电性能随成型方法的变化： 层压挤出吹膜流延 (4) 环境条件的影响 以结晶性聚合物为基体的复合材料的导电性能随环境温度升高而作非线性下降，而以非结晶性聚合物为基体的复合材料导电性能受环境影响很小。 共混法 机械共混法 溶液共混法 共沉淀法 （比较少） 共混法制备的复合材料，导电稳定性主要取决于复合材料中“渗流途径”的变化，而渗流途径的变化则和基体聚合物的热稳定性有关。 4.2.4 聚合物基导电复合材料的制备方法 化学法 聚合物单体和导电粒子混合后聚合成型，如聚烯烃/炭黑。 非导电聚合物基体上吸附可形成导电聚合物的单体，并且使之在基体上聚合，从而获得导电复合材料。 两种聚合物单体在乳胶中进行氧化聚合后生成导电复合材料，如聚苯胺/聚吡咯。 电化学法 首先利用“浸渍-蒸发法”在金属电极上涂敷一薄层塑料，然后将这一电极作为工作电极放到含有单体的电解质溶液中。由于电解质溶液对基体聚合物的溶胀作用，从而单体有机会扩散到金属电极表面放电。结果从基体聚合物内部开始导电聚合物不断聚合，形成导电复合材料。 4.2.5 几种典型的聚合物基导电功能 复合材料 1. 炭黑系导电功能复合材料 炭黑填充型导电聚合物复合材料的导电机理比较复杂，通常包括导电通道、隧道效应和场致发射三种机理，而且是三者竞争的结果。 炭黑，天然的半导体材料，体积电阻率约为0.1~10 Ω?cm。 炭黑的导电性与其结构性、比表面积和表面化学特性等因素有关。 导电复合材料的性能指标：导电性，熔融指数，拉伸强度，伸长率等。 提高炭黑填充型导电复合材料导电性能的主要方向： 炭黑的改性：高温处理，表面改性。 新型导电炭黑的开发： 2. 金属纤维填充型导电功能复合材料 国外开发和应用较多的金属纤维是黄铜纤维，其次是不锈钢纤维和铁纤维。 是最有发展前途的新型导电材料和电磁屏蔽材料。 金属纤维的填充量对导电性能的影响规律与炭黑填充的情形相类似，但由于纤维填料形成链状导电通道的概率更大，因此在填充量很少的情况下便可获得较高的导电率。 金属纤维的长径比越大，导电性和屏蔽效果就越好。 选择合理的混炼工艺参数，螺杆转速、机筒和模具温度等。 可添加适当的加工助剂，以提高均匀分散效果。 电磁屏蔽复合材料：解决电磁干扰、射频干扰和信息防窃的复合材料。 　　由于电磁波吸收率依赖于材料的电导率，因此，利用具有一定导电性的复合材料可满足电磁屏蔽的需要。 　　以高分子材料为基体，填充导电材料可构成适合用于电磁屏蔽的复合材料。 　　由于电磁屏蔽的复合材料具有性能好、成本低、成型工艺简单的优点，因此成为国际上电子材料研究的热点。 　　电磁屏蔽复合材料有两种类型。 　　(1)填充导电体的形式；其中，填料形成的导电网络是提供屏蔽功能的基本要素。 　　这种电磁屏蔽复合材料通常由绝缘性良好的热塑性高分子(如ABS、PC、PP、PE、PVC、PBT、PA及它们的改性和共混的树脂)和导电性填料(如炭黑、铝片粉、金属纤维及表面金属化的有机和无机纤维)及其他填加物复合而成，其屏蔽效果为40～60dB。 铝片在聚合物中体积分数与屏蔽效率关系 体积分数 屏蔽效率 /dB 　　屏蔽效果与导电体填充量，导电纤维长径比有关，由图中可看出，合适的填料体积分数可获得好的屏蔽效率，很多研究发现在临界浓度值附近有最好的屏蔽效果。 铝纤维带的体积分数、 长径比与屏蔽效率的关系 体积分数 屏蔽效率 /dB 　　图中表明填充料的长径比与屏蔽效果也有密切关系，填料长径比越大，屏蔽性也越大，从另一角度看，长径比也影响着最佳体积填充量。通常长径比越大，最佳体积填充分数越低。 　　电磁屏蔽材料多用于电子设备的屏蔽，由于近代电子设备的数据传输多采用电视显示方式，如计算机终端显示器、监视器、仪表的图显和数显，都要求既透明，又能阻隔电磁波的材料。从这个角度上看，复合材料中最佳体积填充分数为较低数值是理想的。 　　(2)用金属丝与无机或有机纤维的混纺纱制成织物可作电磁波反射体。 　　这种反射型复合材料主要用于无线通信天线的电磁波反射装置，但也可作计算机、复印机、传真机等电子设备的电磁波屏蔽板。 3. 纤维增强导电功能复合材料 导电FRP材料：在组成FRP