导热导电热塑性复合材料的制备及其性能研究

综 述

高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展

陈 平 于 祺 孙 明 陆 春

(大连理工大学化工学院高分子材料系,116012)

摘 要 近些年来,纤维增强热塑性树脂基复合材料已逐步发展成为复合材料中一个高性能、低成本的新型材料

家族。本文主要介绍了各种高性能工程塑料和增强纤维的发展,连续纤维增强热塑性树脂的浸渍工艺及成型工

艺,最后还介绍了热塑性纤维复合材料的发展趋势。

关键词 热塑性树脂;高性能;纤维增强;复合材料

AdvancesinHighPerformanceFRTPComposites

ChenPing YuQi SunMing LuChun

(DepartmentofPolymerScienceandMaterial,DalianUniversityofTechnology,Dalian,116012)

ABSTRACT Inrecentyears,fiberreinforcedthermoplasticcompositematerialshasbecomeanewfamilymemberofcomposites

withhighperformanceandlowcostmaterials.Thispapermainlyintroducesthedevelopmentofhighperformancethermoplasticand

reinforcedfiber,theimpregnatingprocessandformingtechniquesofthethermoplasticresinreinforcedwiththecontinuousfiber.At

last,thedevelopingtrendofthethermoplasticcompositesisalsointroduced.

KEYWORDS thermoplasticresin;highperformance,fiberreinforced;composites

纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展

摘要：随着低碳经济、碳中和等环保理念的呼声不断高涨，低能耗、可回收的高性能复合材料的需求量不断增加。高性能复合材料可作为关键的轻型承重材料，应用于风力涡轮机叶片根部加强件、高压绝缘子芯棒和建筑应用中的梁等。不同于热固性拉挤成型复合材料，热塑性复合材料不需要化学固化，生产效率高、污染小、原材料利用率高，且制件具有可回收、可焊接、使用寿命长的特点，因此国内外都在积极开展高效率、低成本的热塑性复合材料生产工艺的研究。基于此，本文章对纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：纤维增强热塑性复合材料；拉挤成型工艺；研究进展

引言

纤维增强热塑性复合材料比热固性树脂复合材料具有更高的比强度和冲击强度，不需要特殊的储存和运输条件，易于维修和可回收再加工。因此热塑性复合材料在加工性、效率、全寿命周期内的环保性和成本都明显优于热固性复合材料。碳纤维增强热塑性聚合物复合材料是树脂基复合材料的发展方向，具有广阔的应用前景。

一、拉挤成型工艺

拉挤成型工艺由于其生产效率高、拉挤制品纤维含量高、原材料成本低等优点被广泛应用于各种复合材料的生产制造中。将拉挤成型工艺与热塑性复合材料相结合可充分发挥复合材料的优势，实现各种断面和空腔型材的高效生产。热塑性树脂普遍存在黏度大的问题，导致了纤维浸渍困难，因此纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的改进方向主要集中在纤维浸渍方式上。根据浸渍方式不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺两大类。从目前生产应用的角度来看，非反应型拉挤成型过程部分浸渍工艺与热固性复合材料拉挤成型工艺相似，技术更加成熟，设备投资也相对降低，因此应用更加广泛，而反应型拉挤成型工艺对生产设备要求高，技术难度较大，因此应用范围相对较小。

二、纤维增强热塑性复合材料特点

复合材料基本上是一种新型材料，在对两种性质不同的材料进行物理或化学处理后进行加工，其性质相对较高。纤维增强热塑性复合材料主要采用各种高性能纤维作为增强阶段，并通过挤压、缠绕等方式处理基本材料。纤维增强的热塑性复合材料具有非常强的纤维性能，例如碳纤维增强的热塑性复合材料具有较强的抗拉强度和较低的清洁重量。根据纤维类型，可以分为长纤维和短纤维。非连续结构短纤维大大提高了复合材料的抗拉强度和抗裂性，连续长纤维对于提高复合材料的强度和可扩展性至关重要。一般来说，在混凝土中使用增强的纤维热塑性复合材料可以大大提高混凝土的强度、稳定性和抗冲击性。

热塑性弹性体与液晶复合材料的制备与性能研究

本文主要讨论热塑性弹性体与液晶复合材料的制备与性能研究。这类材料在机械、电子等领域具有广泛的应用前景。

一、热塑性弹性体

热塑性弹性体（TPE）是一种由热塑性聚合物和弹性体组成的特种聚合物材料。它具有弹性体的弹性和热塑性聚合物的加工性能和可塑性，可成型为各种形状和结构。它的熔点较低，在熔化后可塑性强，易于加工成为各种复杂形状，是目前发展最为广泛的新型工程塑料。

二、液晶

液晶是指处于介于固体和液体之间的一种物质状态，它在外部电或热场的作用下可以改变状态，有时还具有中介体的特性，因此被称为“介态物质”。液晶在显示技术、激光学、生物医学、光学通信等领域广泛应用。

三、热塑性弹性体与液晶复合材料

热塑性弹性体与液晶复合材料是指将热塑性弹性体与液晶材料进行复合制备的一种新型材料。这种复合材料既保留了热塑性弹性体的弹性和可塑性，又有了液晶的有序排列和方向性。其性能和应用领域均较单纯的热塑性弹性体和液晶材料有了更大的发展空间。

四、制备方法

热塑性弹性体与液晶复合材料的制备方法主要是熔融共混法和相分离法。 熔融共混法是将热塑性弹性体和液晶材料在一定条件下混合均匀，使其在熔融状态下形成一种新的材料。这种方法简单、快速，可以较好地保持材料的弹性和液晶的有序排列。

相分离法是将热塑性弹性体和液晶材料以溶液形式混合，通过相分离的方法得到一种新的材料。这种方法可能会导致材料的弹性降低，但是可以得到更好的液晶相位。

五、性能研究

热塑性弹性体与液晶复合材料的性能主要有弹性、耐热、耐磨、耐候、抗张和形状记忆等方面。

弹性是指材料受力后恢复原状的能力，热塑性弹性体与液晶复合材料的弹性比单一的热塑性弹性体有所降低，但是与普通塑料相比仍有较好的弹性。热塑性弹性体与液晶复合材料的耐热性和耐磨性都比较好，这使得它在电子、自动化等领域有着广泛的应用前景。抗张和形状记忆是这种材料最为重要的性能之一，能够让它在各个领域都有广泛的应用。

第25卷　第4期

Vol125　No14材　料　科　学　与　工　程　学　报

JournalofMaterialsScience&Engineering总第108期

Aug.2007

文章编号:167322812(2007)0420624203

原位乳液聚合法制备PAnΠPMMA导电复合材料

孙文兵

(湖北师范学院化学与环境工程系,湖北黄石　435002)

【摘　要】　以(NH4)2S2O8为氧化剂、十二烷基苯磺酸(DBSA)为乳化剂和掺杂剂、苯胺(An)为单体,原位乳液

聚合制备了聚苯胺(PAn)Π聚甲基丙烯酸甲酯(PAMM)导电复合材料。观察了复合物粒子形貌。研究了反应温度、

反应时间、掺杂酸及单体用量等对聚苯胺产率、导电性能的影响。结果表明:复合物粒子为纳米级核Π壳结构。适

宜的掺杂条件为:APSΠAn(摩尔比)=1.0～1.2;DBSAΠAn(摩尔比)=1.5～1.8;AnΠPMMA(质量比)=1∶4;反应时间18

小时;反应温度低于5℃。红外光谱研究表明:PMMA的加入会使体系的掺杂率有所降低。

【关键词】　乳液聚合;十二烷基苯磺酸;聚苯胺;掺杂;电导率

中图分类号:TQ324.8 文献标识码:A

PreparationofthePAnΠPMMAConductiveComposite

byin2situEmulsionPolymerization

SUNWen2bing

(DepartmentofChemistryandEnviromentalEngineering,HubeiNormalUniveristy,Huangshi　435002,China)

【Abstract】　Byin2situemulsionpolymerization,thecompositeofpolyanilineΠpolymethylmethacrylatewassynthesized,using

(NH4)2S2O8asoxidant,dodecylbenzenesulphonicacidasemulsifieranddopant,andanilineasmonomer.Theshapeofthecompositewas