导电复合材料
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导电聚合物复合材料的制备与应用导电聚合物复合材料是一种能够同时具备聚合物和导电性能的材料。
它的制备方法多种多样,包括导电填料的加入、共聚法和合金化等。
这些方法使得导电聚合物复合材料在电子器件、能源存储、传感器等领域有着广阔的应用前景。
一、导电聚合物复合材料的制备1. 导电填料的加入导电填料是导电聚合物复合材料最常见的制备方法之一。
一般来说,导电填料可以分为有机和无机两种。
有机填料主要包括碳纳米管、石墨烯等,而无机填料则包括金属氧化物、导电陶瓷等。
这些填料在聚合物基质中形成导电网络,使得复合材料具备导电性能。
2. 共聚法共聚法是另一种常见的导电聚合物复合材料制备方法。
通过在聚合物中引入含有亲电性或亲亲电性的单体,使导电链段嵌入到聚合物基质中。
在共聚过程中,亲电性或亲亲电性的单体与聚合物基质发生反应,形成导电聚合物复合材料。
3. 合金化合金化是一种较为复杂的导电聚合物复合材料制备方法。
它通过将导电物质与聚合物基质进行物理或化学反应,形成合金结构。
这种方法可以实现导电性能的调控和增强,提高复合材料的导电性和稳定性。
二、导电聚合物复合材料的应用1. 电子器件导电聚合物复合材料在电子器件中有着重要的应用。
例如,它可以用作柔性电子器件的导电电极。
导电聚合物复合材料具有较好的柔韧性和导电性能,可以实现器件的柔性化和可拉伸性。
同时,导电聚合物复合材料还可以用于制备有机太阳能电池、有机场效应晶体管等电子器件。
2. 能源存储导电聚合物复合材料在能源存储领域有着广泛的应用。
例如,它可以用于制备超级电容器。
导电聚合物复合材料具有高电导率和较大的比表面积,可以提高超级电容器的储能性能。
此外,导电聚合物复合材料还可以用于制备锂离子电池、燃料电池等能源存储设备。
3. 传感器导电聚合物复合材料在传感器领域也有着广泛的应用。
传感器是一种能够将感知量转化成可读信号的装置,而导电聚合物复合材料的导电性能可以实现传感器的敏感性和稳定性的提高。
导电复合材料
导电复合材料是指将导电固体或导电物质加入到非导电基体中制成的材料。
常见的导电固体有金属颗粒、碳纳米管、石墨等,非导电基体可以是聚合物、陶瓷等。
导电复合材料具有许多优异的性能和应用,以下是导电复合材料的一些主要特点和应用:
首先,导电复合材料具有良好的导电性能。
导电固体的加入使得复合材料具备了导电的特点,具有较低的电阻率,可以有效地传导电流。
导电性能的好坏可以通过材料的电导率来评价。
其次,导电复合材料具备了非导电材料的特性。
由于加入了非导电基体,导电复合材料仍然可以保持非导电材料的性质,如绝缘性、耐腐蚀性等,具有较好的机械性能和化学稳定性。
导电复合材料有着广泛的应用。
它们可以用于制作导电电路、导电薄膜、导电板等电子元件。
导电复合材料可以用于生物传感器、电化学器件等领域,具备了优异的电导率和化学稳定性,能够提高传感器的灵敏度和稳定性。
此外,导电复合材料还可以应用于工业领域,如导电涂料、导电胶水、导电纤维等,可用于防静电、电磁屏蔽等。
导电复合材料的制备方法主要有掺杂法、浸渍法、热压法等。
其中,掺杂法是将导电固体掺杂到基体中,使其分散均匀,通过烧结、压制等工艺制成复合材料。
浸渍法是将基体浸渍于导电浆料中,通过干燥、烘烤等过程制备复合材料。
热压法是将
导电固体和基体经过混合后,通过高温和压力使其熔融、烧结,形成复合材料。
总之,导电复合材料具有良好的导电性能和非导电材料的特性,广泛应用于电子、生物、工业等领域。
随着科技不断进步,对导电复合材料的需求也在增加,研究者们正在不断探索新的材料和制备方法,进一步提高导电复合材料的性能和应用。
2024年导电复合材料市场环境分析一、市场背景导电复合材料是一种具有导电性能的材料,通常由导电填料和基体材料组成。
导电复合材料在许多领域中具有广泛的应用,如电子产品、汽车工业、能源存储和传输等。
随着科学技术的不断发展和人们对高性能材料需求的增加,导电复合材料市场也呈现出快速增长的态势。
二、市场规模和发展趋势根据市场调研数据显示,导电复合材料市场在过去几年中呈现稳定增长的趋势。
预计到2025年,全球导电复合材料市场规模将达到约XX亿美元。
这主要受到电子产品需求增加、电动车市场的快速发展以及新能源领域的需求推动。
另外,导电复合材料在其他领域中的应用也在不断扩大,为市场提供了更多的增长机会。
三、市场驱动因素导电复合材料市场的快速增长得益于以下几个方面的驱动因素:1. 电子产品需求增加随着人们对电子产品功能和性能要求的提高,导电复合材料在电子产品中的应用越来越广泛。
导电复合材料可以用于制造电子元器件、电路板、触摸屏等,以实现电流的传导和电磁屏蔽功能。
因此,随着电子产品市场的扩大,导电复合材料市场也相应增长。
2. 电动车市场繁荣电动车的出现使得对高性能导电材料的需求大增。
导电复合材料可以作为电动车电池包和电动汽车充电桩的关键材料,具有优异的导电性能和较高的耐久性。
随着电动车市场的繁荣,导电复合材料市场也得到了迅速扩张。
3. 新能源领域的需求推动随着全球对可再生能源的关注增加,新能源领域对导电复合材料的需求也在不断增加。
例如,导电复合材料可以用于制造太阳能电池、风力发电设备和燃料电池等,以提高能源的采集和转化效率。
因此,新能源领域的发展将进一步推动导电复合材料市场的增长。
四、市场竞争格局目前,全球导电复合材料市场存在着一些主要的竞争企业。
这些企业在产品研发、生产技术、市场推广等方面具有较强的实力。
其中,一些国际龙头企业拥有广泛的产品线和全球销售网络,具有明显的竞争优势。
另外,国内一些企业也在市场中占据一定份额,通过不断提高产品技术水平和市场拓展的努力,有望在市场竞争中获得更大的份额。
导电高分子复合材料综述导电高分子复合材料是一种结合了导电填料和高分子基体的非金属导电材料。
由于其优异的导电性能和高分子材料的良好工艺性能,导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域得到了广泛应用。
本文将从导电填料、高分子基体、制备方法和应用领域等方面综述导电高分子复合材料的研究进展。
导电填料是导电高分子复合材料中的关键组成部分。
目前常用的导电填料包括金属填料、碳黑、导电纤维和导电聚合物等。
金属填料具有良好的导电性能,但其加工性差,易生锈。
碳黑填料性能稳定,但存在聚集现象,导致流变性能下降。
导电纤维可以提供较高的导电性能,但通常与高分子基体的相容性较差。
导电聚合物由于能够形成连续的导电网络,并且可以与高分子基体较好地相容,因此成为近年来发展的研究热点。
高分子基体对导电高分子复合材料的力学性能、导电性能和工艺性能等起着重要影响。
常用的高分子基体包括聚合物树脂、热塑性弹性体和热塑性聚合物等。
聚合物树脂由于具有良好的力学性能和化学稳定性,因此广泛应用于导电高分子复合材料。
热塑性弹性体由于可以在一定温度范围内恢复弹性,因此在导电弹性体材料中得到了广泛应用。
热塑性聚合物由于具有良好的工艺性能,在导电高分子复合材料中也得到了较好的应用效果。
制备方法是影响导电高分子复合材料性能的关键因素之一、常用的制备方法包括溶液共混法、熔融共混法、反应挤出法和电沉积法等。
溶液共混法通过将导电填料和高分子基体溶解在适当的溶剂中,然后通过挥发溶剂的方式获得导电高分子复合材料。
熔融共混法是将导电填料和高分子基体在高温下混炼,然后通过冷却固化得到复合材料。
反应挤出法是通过聚合反应实现导电高分子复合材料的制备。
电沉积法是将金属填料等导电材料沉积在高分子基体上来制备导电高分子复合材料。
导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域具有广阔的应用前景。
在电子和电器领域,导电高分子复合材料可以用于生产导电薄膜、导线、印刷电路板等;在电磁波屏蔽领域,导电高分子复合材料可以用于制备导电涂层和导电材料;在静电防护领域,导电高分子复合材料可以用于制备静电消除器和防静电材料。
导电聚合物复合材料的制备及电导率测试分析导电聚合物复合材料是一种具有导电性能的聚合物材料,它在电子器件、传感器和能量存储器件等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍导电聚合物复合材料的制备方法以及电导率测试分析。
首先,导电聚合物复合材料的制备方法有多种途径,其中一种常见的方法是添加导电填料。
导电填料可以是金属纳米颗粒、碳纳米管或导电聚合物纳米颗粒等。
这些填料能够提供电子传导通道,从而使聚合物具有导电性能。
对于金属纳米颗粒填料,制备方法一般包括两个步骤:金属纳米颗粒的制备和纳米颗粒与聚合物的复合。
金属纳米颗粒可以通过化学还原法、溶胶凝胶法或气相沉积法等方法制备。
制备完成的金属纳米颗粒可以通过溶液包覆或剪切混合等方法与聚合物复合。
碳纳米管填料的制备方法也较为多样,常见的包括碳热解法、化学气相沉积法和电弧放电法等。
制备好的碳纳米管可以通过溶液分散或机械混合等方法与聚合物进行复合。
导电聚合物纳米颗粒填料的制备方法主要包括化学合成法、原位聚合法和界面聚合法等。
这些方法均可在聚合物链上引入导电基团,以达到导电性能的改善。
除了导电填料的添加,还有其他的制备方法可以制备导电聚合物复合材料。
例如,通过聚合物的掺杂,可以引入离子或电子的共轭,从而提高导电性能。
此外,还可以通过模板法、染料敏化法和层状复合法等方法制备导电聚合物复合材料。
在制备导电聚合物复合材料后,需要对其电导率进行测试分析。
电导率是衡量材料导电性能的重要指标之一。
常见的测试方法包括四探针法、简并层法和二探针法等。
四探针法是一种精确测量导电聚合物复合材料电阻的方法。
它通过在样品上施加电流,然后利用四个探针测量样品上的电压来计算电阻值。
该方法具有高精度和低误差的特点,适用于测量电阻较小的导电材料。
简并层法是一种用于表征导电聚合物薄片电导率的方法。
它利用一个较低电阻率的金属层作为电极,并将导电聚合物薄片覆盖在金属层上,通过测试电极之间的电阻来计算样品的电导率。
高分子导电材料
高分子导电材料是一类具有导电性能的材料,通常由高分子聚合物和导电填料
组成。
这种材料具有良好的导电性能和机械性能,被广泛应用于电子、光电子、能源等领域。
本文将介绍高分子导电材料的种类、性能、制备方法及应用领域。
高分子导电材料可以分为导电聚合物和导电复合材料两大类。
导电聚合物是指
在高分子聚合物中掺杂导电填料,使其具有导电性能,如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。
而导电复合材料是将导电填料与高分子基体进行复合,如碳纳米管、石墨烯、金属颗粒等。
高分子导电材料具有优异的导电性能,可以用于制备柔性电子器件,如柔性显
示屏、柔性电池、柔性传感器等。
与传统的硅基材料相比,高分子导电材料具有重量轻、柔性好、成本低等优点,因此在柔性电子领域具有广阔的应用前景。
制备高分子导电材料的方法多种多样,常见的方法包括溶液浸渍法、电化学沉
积法、热压法等。
这些方法可以调控导电填料的含量和分布,从而影响材料的导电性能和力学性能。
除了在柔性电子领域,高分子导电材料还被广泛应用于能源领域。
例如,用于
制备柔性锂离子电池的电极材料、柔性太阳能电池的电极材料等。
这些应用不仅需要材料具有良好的导电性能,还需要具有良好的稳定性和耐久性。
总的来说,高分子导电材料具有广泛的应用前景,特别是在柔性电子和能源领域。
随着材料制备技术的不断改进和新型导电填料的涌现,高分子导电材料将会在未来发展出更多的新应用。
希望本文的介绍能够为相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
导电聚合物及其复合材料的制备与性能研究导电聚合物是一种具有导电性能的材料,其制备过程涉及到聚合物的合成和导电添加剂的掺杂。
导电聚合物在电子和光电器件中具有广泛的应用前景,如有机太阳能电池、柔性显示器、传感器等。
本文将从导电聚合物的制备方法和性能研究两方面来进行论述。
一、导电聚合物的制备方法1.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是目前制备导电聚合物最常用的方法之一。
以聚苯胺(PANI)为例,其合成过程如下:首先将苯胺单体与氧化剂溶液混合,通过化学反应使其发生氧化聚合,形成导电聚合物。
该方法具有简单、成本低等优点,但聚合物的导电性能差,且溶液中的有毒气体排放对环境造成污染。
1.2 共沉淀聚合法共沉淀聚合法是一种通过电解或化学氧化还原反应制备导电聚合物的方法。
以聚咔唑(PZ)为例,其合成过程如下:通过电解反应或化学反应使反应物中的单体共沉淀生成导电聚合物。
该方法具有制备高纯度导电聚合物的优势,但其过程较为复杂,需要控制反应条件和反应物的浓度。
二、导电聚合物的性能研究2.1 导电性能研究导电聚合物的导电性能是评价其应用价值的重要指标之一。
研究人员通过测量导电聚合物的电阻率、电导率等物理指标来评估其导电性能。
同时,还需要研究导电聚合物的导电机理,探索其导电行为受控制的方式。
例如,研究温度、压力、光辐射等外界条件对导电聚合物的导电性能的影响,为其在不同应力环境下的应用提供理论依据。
2.2 机械性能研究导电聚合物在应用中需要具备一定的机械性能,如柔韧性、拉伸强度等。
研究人员通过拉伸实验、压缩实验等测试手段,探究导电聚合物在不同应力条件下的机械行为。
同时,还需要研究导电聚合物的断裂机理,提出相应的改进方案,使其在机械性能方面能够满足实际应用需求。
2.3 稳定性研究由于导电聚合物具有高分子结构,其在长期使用或者极端环境下可能会产生降解、老化等问题。
因此,研究导电聚合物的稳定性是十分必要的。
研究人员通过模拟实验和长期使用等手段,评估导电聚合物在不同条件下的稳定性,并提出相应的改进方案,使其具备较好的耐久性。
复合导电高分子材料复合导电高分子材料是指将导电剂与高分子基体进行复合,以提高材料的导电性能。
近年来,随着电子设备和能源存储领域的快速发展,对导电高分子材料的需求不断增加。
本文将从材料结构、制备方法和应用领域三个方面来介绍复合导电高分子材料的研究进展。
复合导电高分子材料的结构主要由导电剂和高分子基体组成。
常用的导电剂包括金属纳米颗粒、碳纳米管、导电聚合物等。
这些导电剂具有良好的导电性能和电子传输能力。
高分子基体可以选择聚合物、树脂等材料,以确保材料的柔韧性和可塑性。
通过导电剂和高分子基体之间的复合,可以形成具有导电性能的复合材料。
制备复合导电高分子材料的方法多种多样。
常见的方法包括溶液法、电刷法和热缩法等。
其中,溶液法是一种简单有效的方法。
通过将导电剂和高分子基体分散在溶剂中,形成均匀的溶液。
之后,通过溶剂的挥发和高分子的凝聚,可得到导电高分子材料。
电刷法是一种将导电剂有序排列在高分子链上的方法。
通过控制电极势差和电解液中的离子浓度,可以在电极表面制备出有序排列的导电高分子材料。
热缩法则是通过热压、热拉伸等方法使导电剂和高分子基体形成紧密结合的材料。
复合导电高分子材料广泛应用于电子设备和能源存储领域。
在电子设备方面,复合导电高分子材料可以作为柔性电子元件的材料。
相比传统的刚性材料,柔性材料能够适应各种形状和曲面,提供更便捷的使用体验。
导电高分子材料的柔韧性和导电性能使其成为柔性可穿戴设备、可弯曲屏幕等领域的理想选择。
在能源存储领域,复合导电高分子材料可用于制备超级电容器和锂离子电池等。
导电剂的加入可以提高电极的导电性能,从而增加电池储能容量和充放电效率。
尽管复合导电高分子材料在电子设备和能源存储领域具有广阔的应用前景,但还存在一些挑战需要克服。
首先,导电剂的添加会导致材料的机械强度下降,因此在材料设计中需要兼顾导电性和机械性能。
其次,导电剂与高分子基体的界面相互作用对材料的导电性能也有重要影响。
因此,研究人员需要进一步研究导电剂与高分子基体间的相互作用机制,以提高材料的导电性能。
导电复合材料调研报告导电复合材料是一类具有导电性能的复合材料,是将导电材料和聚合物基质材料通过一定的工艺方法进行复合加工而成的材料。
导电复合材料具有导电性能和材料结构的相互关联性,因此在多个领域具有广泛的应用前景。
首先,导电复合材料在电子领域的应用非常广泛。
由于导电复合材料具有优异的导电性能和机械性能,因此可以用于制造电子元器件和电子设备。
例如,导电复合材料可以用于制造导电板、导电薄膜和导线等,用于连接电子元器件和电子设备之间的电路。
此外,导电复合材料还可以用于制造柔性电子设备,如柔性电子屏幕和柔性电子电池等,使得电子设备更加轻薄、柔性和便携。
其次,导电复合材料在能源领域也有重要的应用。
导电复合材料可以用于制造光伏电池、锂离子电池和燃料电池等能源设备中的电极材料。
由于导电复合材料具有较高的导电性能和较大的比表面积,能够提高能源设备的电池效率和能量密度,使得能源设备具有更高的能量转化效率和更长的使用寿命。
此外,导电复合材料还可以用于制造能量转换和储存设备,如超级电容器和超级电池等。
此外,导电复合材料还在其他领域具有广泛的应用。
例如,在传感器和电磁屏蔽领域,导电复合材料可以用于制造高灵敏度、高稳定性和高抗干扰能力的传感器和电磁屏蔽材料。
在防静电和抗腐蚀领域,导电复合材料可以用于制造抗静电和抗腐蚀材料,保护设备免受静电和腐蚀的影响。
此外,导电复合材料还可以用于制造导电涂料、导电胶水和导电纺织品等,可以用于加工工业产品和消费品中,提供更好的导电性能和机械性能。
总之,导电复合材料具有广泛的应用前景,在电子、能源和其他领域都有重要的应用。
通过进一步的研究和发展,导电复合材料将能够在更多的领域发挥重要作用,为现代社会的发展和进步提供更多的可能性。
导电复合材料的制备及应用浅析摘要:随着电子工业及信息技术等产业的迅速发展,对于具有导电功能的高分子材料的需求越来越迫切。
本文详细介绍了导电高分子材料的分类,介绍了导电复合材料的导电填料的种类及性质,总结了复合型导电高分子材料的制备方法和应用情况。
关键词:复合型;导电高分子材料;制备及应用;1.前言通常高分子材料的体积电阻率都非常高,约在1010-1020Ω·cm之间,作为电器绝缘材料使用无疑是非常优良的。
但是,随着科学技术的进步,特别是电子工业、信息技术的迅速发展,对于具有导电功能的高分子材料需求愈来愈迫切。
世界各国无论是学术界还是产业界都在积极地对这一新兴功能材料进行研究与开发。
关于导电高分子的定义,到目前为止国外尚无统一的标准,一般是将体积电阻率ρV 小于1010Ω·cm的高分子材料统称为高分子导电材料。
其中将ρV在106-1010Ω·cm之间的复合材料称为高分子抗静电材料;将ρV在100-106Ω·cm之间的称为高分子半导电材料;将ρV小于100Ω·cm的称为高分子导电材料。
按照结构和制备方法的差异又可将导电高分子材料分为结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。
结构型导电高分子材料(或称本征高分子导电材料)是指分子结构本身能导电或经过掺杂处理之后具有导电功能的共扼聚合物,如聚乙炔、聚苯胺、聚毗咯、聚噬吩、聚吠喃等。
复合型导电高分子材料是指以聚合物为基体,通过加入各种导电性填料(如炭黑、金属粉末、金属片、碳纤维等),并采用物理化学方法复合制得的既具有一定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料。
目前结构型导电高分子材料由于结构的特殊性与制备及提纯的困难,大多还处于实验室研究阶段,获得实际应用的较少,而且多数为半导体材料。
复合型导电高分子材料,因加工成型与一般高分子材料基本相同,制备方便,有较强的实用性,故已较为广泛应用。
本论文主要研究了复合型导电高分子材料的制备以及应用。
2.复合型导电高分子材料2.1复合型导电高分子材料概述复合型导电高分子材料在工业上的应用始于20世纪60年代。
复合型导电高分子材料是采用各种复合技术将导电性物质与树脂复合而成的。
按照复合技术分类有:导电表面膜形成法、导电填料分散复合法、导电填料层压复合法三种。
复合型导电高分子材料的分类方法有多种。
根据电阻值的不同,可划分为半导电体、除静电体、导电体、高导电体。
根据导电填料的不同,可划分为碳系(炭黑、石墨等)、金属系(各种金属粉末、纤维、片等)。
根据树脂的形态不同,可划分为导电橡胶、导电塑料、导电薄膜、导电粘合剂等。
还可根据其功能不同划分为防静电、除静电材料、电极材料、发热体材料、电磁波屏蔽材料。
导电复合材料具有质轻、不锈、耐用、导电性能稳定、易于加工成型为多种结构的产品、可以在大围根据需要调节材料的电学和力学性能、成本低、适于大规模大批量生产等特点。
与结构型导电高分子材料不同,导电高分子复合材料大都已经过实验室研究阶段而进入了工业化生产阶段,其应用普遍,受到越来越多用户的欢迎。
2.2复合型导电复合材料几种导电理论复合型导电复合材料主要是通过在这类聚合物中添加抗静电剂或导电填料来制备导电复合材料。
由于加抗静电剂的导电复合材料导电性不稳定,因此目前主要利用加导电填料来制备各种聚合物基导电复合材料。
其导电机理有如下几种理论:(1)导电通道学说,此学说认为导电填料加到聚合物后不可能达到真正的多相均匀分布,总有部分带电粒子相互接触而形成链状导电通道,使复合材料得以导电。
这种理论已被大多数学者所接受。
(2)隧道效应学说,尽管导电粒子直接接触是导电的主要方式,但Polley 和Boonstra利用电子显微镜观察后,发现炭黑填充橡胶的复合体系,存在炭黑尚未成链且在橡胶延伸状态下亦有导电现象。
通过对电阻率与导电粒子间隙的关系研究,发现粒子间隙很大时也有导电现象,这被认为是分子热运动和电子迁移的综合结果。
(3)电场发射学说,Beek等人研究了界面电压-电流非欧姆特性问题。
他们认为由于界面效应的存在,当电压增加到一定值后,导电粒子间产生的强电场引起了发射电场,促使电子越过能垒而产生电流,导致电流增加而偏离线性关系。
由此提出“电场发射理论”。
聚合物基导电复合物材料的实际导电机理是相当复杂的,但现阶段主要认为是导电填料的直接接触和间隙之间的隧道效应的综合作用。
2.3导电填料的种类导电填料的种类很多,常用的可分为炭系和金属系两大类。
炭系填料包括炭黑、石墨和碳纤维等;金属系主要有铝、铜、镍、铁等金属粉末、金属片和金属纤维。
(1)碳系填料填充导电复合材料碳系导电填料有炭黑、碳纤维、石墨等。
目前,炭黑在聚合物基导电复合材料上的应用最为广泛,因为它不仅价格低,而且加入量少,导电性也好。
大量研究表明,炭黑粒子的尺寸越小,结构越复杂,炭黑粒子比表面积越大,表面活性基团越少,极性越强,则所制备的导电复合材料导电性越好。
如用粒度为30μm的乙炔炭黑填充玻璃纤维增强的191树脂时,仅需0.4%的体积含量,导电复合材料的体积电阻率就能下降到103-104Ω·cm;且随着炭黑含量的增加,其弯曲强度下降,这是由于炭黑与树脂的相容性差,加入后影响了树脂与玻璃纤维界面粘接,加入量越多,这种影响越明显。
现在对炭黑填充聚合物基导电复合材料的研究已从传统的改变炭黑的用量转向通过提高炭里的质量来提高其导电复合材料的导电性能。
如对炭黑进行高温处理,不仅可以增加炭黑的比表面积,而且可以改变其表面化学特性。
用钛酸酯偶联剂处理炭黑表面,在改善复合材料导电性能的同时,还能提高熔体流动性和材料的力学性能。
另外,新型导电炭黑也在进一步的研究之中。
除炭黑之外,石墨也是常用的导电填料之一。
石墨的导电性不如炭黑优良,而且加入量较大,对复合材料的成型工艺影响比较大,但能提高材料的耐腐蚀能力。
石墨主要有石墨粉和片状石墨两种,石墨粉的分散性较好,易形成导电通道;而片状石墨体积较大,虽会对树脂起增强作用,但不易形成均匀体系,材料的稳定性不易控制,某些性能重现性差,而且加入量过大时,片状石黑与树脂形成的界面处容易产生应力集中而使材料强度下降。
碳纤维也是一种较好的导电填料,其导电性介于炭黑和石墨之间,而且它具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐辐射、耐高温等多种优良性能。
用碳纤维增强的不饱和聚酯、环氧、酚醛等复合材料已广泛应用于航空航天,军用器材及化工防腐领域。
但碳纤维加工困难、成本高,在一定程度上限制了它的发展。
(2)金属系填料填充导电复合材料金属系填料包括金属粉末和金属纤维,但金属粉末含量一般在50%(体积)左右时,才会使材料电阻率达到导电复合材料的要求,这必然使复合材料的力学强度下降。
另外,由于金属的密度远大于非金属的密度,因此在复合材料的成型过程中容易出现分层或不均匀现象,影响材料质量稳定性。
常用的金属粉末有铝粉、铁粉、铜粉、银粉、金粉等。
铝粉价格低,但铝的活性太大,其粉末在空气中极易被氧化,形成导电性极差的AL2O3氧化膜,即使加入量很大时也不易形成导电通道。
银粉、金粉虽然导电性优良,但价格昂贵,由此限制了其广泛使用。
故现阶段应用最广的为铁粉、铜粉。
金属粉末粒径的大小对导电复合材料的电阻率影响也较大,相同条件下,金属粉末粒径越小,越易形成导电通道,达到相同电阻率所需金属粉的体积含量越小。
与金属粉相比,金属纤维的应用更为广泛。
将金属纤维填充到基体聚合物中,经适当工艺成型后,可以制成导电性能优异的复合材料,其体积电阻率为10-3-100Ω·cm。
它们不仅可以在较少加入量的条件下达到理想的导电效果,还能较大幅度地提高复合材料的强度。
并且该复合材料比传统的金属材料质量轻、易加工,因此被认为是最有发展前途的新型导电材料和电磁屏蔽材料,金属纤维填充聚合物基导电复合材料将是以后研究的重点之一。
现在国外应用较多的是黄铜纤维,其次是不锈钢纤维和铁纤维。
黄铜纤维导电性能优良,仅需10%的体积含量就能使体积电阻率小于10-2Ω·cm,屏蔽效果达60dB。
不锈钢纤维作为填料不仅强度高,成型时不易折断,能保持较大的长径比,而且抗氧化性好,能使导电性能持久稳定。
另外,复合纤维填充聚合物基复合材料也在不断研究和应用之中。
如钢铝复合纤维,就是挤压成型过程中将钢丝周围包覆不同厚度的铝,这样既保持了铝的导电性,又提高了复合材料的强度。
还有镀镍石墨纤维,不仅使制备的复合材料有10-1-101Ω·cm的电阻率,而且也具有较好的增强效果及电磁屏蔽效果,在航空领域已被广泛应用。
3. 复合型导电高分子材料的制备方法3.1导电填料分散复合法导电填料分散复合法,主要用来制造导电橡胶、导电塑料、导电涂料、导电胶粘剂等。
可用于此方法的导电填料有炭黑、碳纤维、金属纤维、金属化玻璃纤维、金属化碳纤维、金属箔片、带条、镀银玻璃球及其它各种新型导电填料。
导电填料分散复合法是制备导电复合材料最常用的方法。
用导电填料分散复合法制备导电复合材料的步骤为:(1)选择导电填料和基体树脂;(2)配料;(3)共混;(4)成型(挤出、注射、模压等);(5)电性能检测。
导电填料分散复合法存在的问题主要有:(1)导电填料在制品中的分布往往不均匀,从而使制成品各处的电导率不一致;(2)导电填料与基体树脂之间的粘结性一般较差,尤其当导电填料含量较高时这一情况尤为明显。
而导电填料与基体树脂之间粘结不好,则会使成型后的导电复合材料制件的机械性能大大下降。
解决导电填料分布不均匀问题的方法一般是在共混时尽量使导电填料在基体树脂中分布均匀,而解决导电填料与基体树脂之间粘结问题则要在配方中加入偶联剂及其它加工助剂,同时在制品电学和力学性能不下降的情况下,尽量减少导电填料的用量。
所以,确定合适的配方,开发性能优良的偶联剂及其它加工助剂,研制新型导电填料是解决这一问题的出路。
3.2导电填料层积复合法导电填料的层积复合法是将碳纤维毡,金属丝网等导电层与塑料基体层叠合层压在一起,从而得到导电塑料的方法。
除了碳纤维毡、金属丝网外,镀金属的织物、金属化的塑料薄膜等也可以作为中间层从而与塑料基材形成夹芯结构。
AornKasei 公司制造了底层是添加铝箔片的塑料层、上层是不加铝箔片的塑料层的导电塑料制品。
美国道化学公司研制了金属化的PC 薄膜与ABS 薄膜树脂形成的层积复合塑料,其电磁屏蔽效果为35-40dB 。
cbaotBeigimu 公司研制了由低成本导电聚苯乙烯芯层和未填充导电填料的PPO 面层制造的层积复合导电塑料,用于一种计算机的罩壳。
导电填料层积复合法可以克服导电填料分散复合法所产生的一些问题,如导电填料分布不均匀,随填料量增加制品的机械强度下降、以及导电填料露出制品表面等,因此颇受不少导电高分子材料制造商的青睐。