填充型导电高分子材料的研究与应用.ppt

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1、填充型聚合物导电材料的研究与应用报告目录一、高分子材料的静电与危害二、聚合物导电材料制造方法与种类三、填充型聚合物导电材料的分类四、碳系材料填充导电聚合物五、主要研究目标六、主要研究内容与方法七、考核目标八、研究所需主要设备一、高分子材料的静电与危害高分子材料的电阻特性绝大多数为绝缘体，表面电阻大于1012Ω高分子材料的静电危害高分子材料的静电积聚与静电放电（走过合成纤维地毯：35000V；翻阅塑料说明书7000V）静电放电对静电敏感材料的危害轻质油品,火药,固态电子器件二、聚合物导电材料制造方法与种类抗静电剂型和IDP(InherentDissipativePolymer)

2、填充型导电高分子材料ICP(InherentConductivePolymer)抗静电剂型和IDP抗静电机理：传导或吸收静电荷并使其消散在大气中润滑作用，減少高分子材料与其他材料见摩擦力的产生；缺点：表面电阻高，109~1014依赖于环境湿度（RH40%以上）导电物质的表面聚集，耐久性差、手感不好填充型聚合物导电材料导电物质聚合物导电聚合物金属纤维金属粉末碳材料IDP金属盐填充型聚合物导电材料的导电机理导电粒子的电阻复合体系的电阻临界体积/重量含量t普适临界指数abcabcPercolationTheoryICP(InherentConductivePolymer)聚乙炔聚

3、吡咯聚噻吩聚苯胺不同导电填料聚合物性能的比较导电填料体积电阻(cm)优势缺点金属盐102浅色填充量大，40%以上碳黑10-2高性价比，用途广泛，重量轻，耐腐蚀，导电性可调颜色深，不适用于洁净场所石墨10-4对体系流变性影响小颜色深碳纤维10-3强度高弯曲模量低碳纳米管10-6增强、导热价格昂贵金属粉末10-6导电性能好易氧化、不耐腐蚀、比重大ICP10-4导电性好加工困难，化学性质不稳定，环保、健康三、填充型聚合物导电材料的分类分类标准：依据材料的体积电阻或表面电阻抗静电型静电放电型(ESD,ElectrostaticDissipative)电磁波干扰屏蔽型(EMI,Ele

4、tromagneticInterference)四、碳系材料填充导电聚合物导电碳黑、石墨和碳纤维新型碳材料的应用气相生长碳纤维碳纳米管碳黑填充聚合物材料碳黑的形态PrimaryParticle~10nmAggregate~submicronAgglomerates~micron碳黑的基本特征与表征√结构与聚集尺寸：形状与聚集体的支化度（DBP值；图像分析）√粒径：8~300nm（吸碘、吸氮值）表面活性（STM)√孔隙率：物理形态碳黑表面的STM图高结构碳黑的结构特征高支化度高DBP值（>170ml/100g)高“空洞”体积高结构碳黑的TEM照片高结构碳黑的性能特点较长的混合时

5、间较好的分散性较高的挤出速度较高的硬度较高的模量较低的拉伸强度、撕裂强度更灵活的复合方式更好的表面石墨化程度低填充条件下的高导电性不同结构度碳黑导电行为的比较PC/碳黑HDPE/碳黑碳黑结构度顺序：E350G>E260G>E250G碳黑填充聚合物导电材料的应用领域电子工业（传送带、IC托架、ESD薄膜）电缆（电力、通讯）管材（水、天然气、灌溉、排污）纤维（纺织品、地毯）薄膜（包装、农业、建筑、防护）碳黑填充聚合物主要作用ESD材料使用，其表面电阻一般为：106~109Ω碳黑填充型聚合物导电材料导电性的影响因素碳黑分散状态对导电性的影响碳黑分散状态与碳黑-碳黑、碳黑-聚合物分

6、子间作用力的关系与聚合物浸润性差，碳黑自聚严重，阻碍导电网络的形成与聚合物相容性好，聚合物在碳黑表面形成表面层，碳黑过度分散，在基体中形成孤立的岛状结构解决方法与难点：对碳黑表面进行化学改性，使表面同时具有和聚合物不同相容性的区域或基团，调节上述两种作用力，使处于一个中间状态。碳黑的表面处理方法表面化学接枝（小分子或高分子）调节聚合物与导电粒子之间的相容性；有分子链的阻隔，可以防止导电粒子的凝集；有分子链的连接，导电粒子之间互相牵制，使导电粒子难以迁移。导入可反应端基的导电粒子X=-COOHetcY=-OH,-NH2,-NCO,etc表面化学氧化表面等离子体处理偶联剂处理聚合

7、物类型与碳黑分散的关系聚合物的极性聚合物的表面张力聚合物的平均偶极矩降低较低的临界浓度含量不同加工技术对碳黑分散的影响模压成型：热力学控制过程，基本无剪切，链的布朗运动，分子链的扩散；易在材料表面形成导电网络注射成型：动力学控制过程，剪切作用大，碳黑导电网络的破坏加工工艺条件对碳黑分散的影响混合工艺：混合温度与时间，降低体系的粘度、减小剪切作用、缩短混合时间，避免碳黑的过度分散与结构破坏；纤维成型：纺丝线上张力的控制；纤维成颈过程中温度、速度的控制；拉伸过程中拉伸倍数的控制；聚合物形态对碳黑分散的影响结