热塑性塑料的填充改性

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1、高聚物的功能性填充改性郭宝春psbcguo@scut.edu.cn功能性填料的种类和特点导电性：金属粉、金属箔、金属纤维、炭黑、碳纤维、导电氧化物(氧化锡、氧化锌、氧化钼)、非电解镀层物(氧化钛、云母、玻璃纤维)磁性：铝钛镍钴磁合金、稀土类铁素体、钡铁氧体、锶铁氧体压电性：钛酸锆石酸铅、钛酸铅、钛酸钡减振性：云母、石墨、铁氧体、钛酸钾、硬硅钙石、石墨纤维滑动性：石墨、二硫化钼、氮化硼(六角晶体状)、氟化石墨、聚四氟乙烯粉、滑石粉X线防护性：铅、硫酸钡复合型导电高分子从原则上讲，任何高分子材料都可用作复合型导电高分子的基质。在实际应用中，需根据使用要求、制备工

2、艺、材料性质和来源、价格等因素综合考虑，选择合适的高分子材料。目前用作复合型导电高分子基料的主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。此外，丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和天然橡胶也常用作导电橡胶的基质。复合型导电高分子材料导电率范围材料电导率/Ω-1·cm-1典型代表绝缘体＜10-10石英、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯半导体10-10～102硅、锗、聚乙炔导体102～108汞、银、铜、石墨超导体＞108铌(9.2K)、铌铝锗合金(23.3K)、聚氮硫(0.26K)导电复合材

3、料的组成与用途复合型导电高分子导电高分子中高分子基料的作用是将导电颗粒牢固地粘结在一起，使导电高分子具有稳定的导电性，同时它还赋于材料加工性。高分子材料的性能对导电高分中的机械强度、耐热性、耐老化性都有十分重要的影响。导电填料在复合型导电高分子中起提供载流子的作用，因此，它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。复合型导电高分子常用的导电填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴粉、镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化钨、碳化镍等。银粉具有最好的导电性，故应用最广泛。炭黑虽导电率不高，但其价格便宜，来源丰富，因此也广为采用。根据使用要求和目

4、的不同，导电填料还可制成箔片状、纤维状和多孔状等多种形式。复合型导电高分子高分子材料一般为有机材料，而导电填料则通常为无机材料或金属。两者性质相差较大，复合时不容易紧密结合和均匀分散，影响材料的导电性，故通常还需对填料颗粒进行表面处理。如采用表面活性剂、偶联剂、氧化还原剂对填料颗粒进行处理后，分散性可大大增加。复合型导电高分子的制备工艺简单，成型加工方便，且具有较好的导电性能。例如在聚乙烯中加入粒径为10～300μm的导电炭黑，可使聚合物变为半导体(σ＝10-6～10-12Ω-1·cm-1)，而将银粉、铜粉等加入环氧树脂中，其电导率可达10-1～10Ω-1·

5、cm-1，接近金属的导电水平。因此，在目前结构型导电高分中研究尚未达到实际应用水平时，复合型导电高分子不失为一类较为经济实用的材料。复合型导电高分子复合型导电高分子目前已得到广泛的应用。如酚醛树脂—炭黑导电塑料，在电子工业中用作有机实芯电位器的导电轨和碳刷；环氧树脂—银粉导电粘合剂，可用于集成电路、电子元件，PTC陶瓷发热元件等电子元件的粘结；用涤纶树脂与炭黑混合后纺丝得到的导电纤维，可用作工业防静电滤布和防电磁波服装。此外，导电涂料、导电橡胶等各类复合型导电高分子材料，都在各行各业发挥其重要作用。磁性填充剂电气制品使用的磁体有多种，有橡胶类和塑料类。这些磁

6、体与以往烧结磁体相比不容易损坏,而且具有自由成型和可挠性的优点，主要用于小型和轻型机器。磁性填充剂大致可分为铁素体类和稀土类两类。要想提高磁性复合体的磁力，使磁极定向排列是必要的条件，对于片状和针状铁素体，通过开炼机混炼延伸和挤出成型时的强剪切力可容易进行定向。稀土类填充剂是粉碎品，其长径比较小，将其直接无规则填充(等方向性)时其磁力降低1/3以下，因此要将其在磁场中进行成型加工，即采用所谓的强制定向排列手段。稀土类磁粉容易氧化，特别最近由于磁粉微粒化要求日益增高，所以抗氧化对策成为提高功能体现效率不可缺少的重要技术因素。对此，一般用硅烷偶联剂和钛偶联剂对稀

7、土类磁粉进行表面处理。压电性填充剂压电材料是具有电能和机械能相互转换功能的材料。即对该种材料施以力时产生电，相反在给予电压时产生力和变形。因此，压电材料的用途极为广泛。最近主要倾向于高性能的钛酸铅(PT)和钛酸锆酸铅(PZT)。具有压电性能的高分子如聚偏氟乙烯(PVDF)与烧结陶瓷类压电材料相比，这些高分子类复合材料具有不易损坏、可成型各种形状而且可挠屈等优点。压电材料使用的基体除PVDF外还可使用偏氟乙烯-三氟乙烯(VDF-TrFE)共聚物、聚甲醛和橡胶等。仅将PZT等压电填充剂分散于高分子基体不能开发出所要求的功能，需要对其施以直流高电压促进自然极化。控

8、制压电填充剂粒子的大小和分散状态是重要的因素。减振性