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摘 要

本文是以聚丙烯（PP）为基体树脂，碳纤维（CF）为导电填料。通过添加不同含量的CF和马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)，以及使用不同表面处理过的CF，在XSS-300转矩流变仪中制备PP/CF导电复合材料。主要通过研究CF含量，PE-g-MAH含量以及CF的表面处理方法对复合材料电性能和力学性能的影响，开发出同时具有优异电性能和力学性能的新型导电复合材料。结果表明：添加的CF含量越多，PP/CF导电复合材料导电性就越好，且测出其渗逾阈值为3%；PE-g-MAH含量的增加则是使复合材料的电性能变差；偶联剂处理过的CF在提高复合材料力学性能的同时却降低了其电性能。

关键词：碳纤维（CF） 聚丙烯（PP） 偶联剂 导电性能 力学性能

Preparation and Properties of CF Filled PP Conductive Composites

Abstract

This paper is based on polypropylene (PP) as the base resin, carbon fiber (CF) as conductive filler. PP / CF conductive composites were prepared in XSS-300 torque rheometer by adding different amounts of CF and maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MAH), and using different surface treated CFs. The effects of CF content, PE-g-MAH content and surface treatment method of CF on the electrical and mechanical properties of the composites were studied, and a new type of conductive composites with excellent electrical and mechanical properties was developed. The results show that the more the CF content is, the better the conductivity of the PP / CF conductive composites is 3%, and the increase of the PE-g-MAH content is that the electrical properties of the composites The CF treated by the coupling agent reduces the mechanical properties while reducing the mechanical properties of the composites.

Key words: Carbon fiber (CF); Polypropylene (PP); Coupling agent; Conductive property; Mechanical properties

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2复合型导电材料的组成 1

1.3复合型导电材料的导电机理 2

1.3.1导电通路形成理论 2

1.3.2室温导电机理 2

1.4复合型导电材料导电性能的影响因素 3

1.4.1组分材料的影响 3

1.4.2复合状态的影响 3

1.4.3其它 3

1.5复合型导电材料的应用 3

1.5.1抗静电和导电材料领域 3

1.5.2自控温发热材料领域 4

1.5.3压敏导电胶材料领域 4

1.5.4气敏材料领域 4

1.5.5电磁波屏蔽材料领域 4

1.6碳纤维（CF）填充型导电复合材料 4

1.6.1碳纤维的表面处理方法 4

1.6.2碳纤维导电复合材料的导电特性 5

1.7本课题研究的目的和意义 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验原料和设备 7

2.2 PP/CF导电复合材料的制备 8

2.2.1称料 8

2.2.2导电复合材料的制备 9

2.3 工艺流程图 9

2.4 PP/CF导电复合材料物理性能的测试 10

2.4.1 PP/CF导电复合材料电学性能测试 10

2.4.2哑铃型试样宽度和厚度的测量 10

2.4.3 PP/CF导电复合材料表征相关测试 12

第三章 结果与讨论 13

3.1 CF含量对PP/CF导电复合材料性能的影响 13

3.1.1 CF含量对PP/CF导电复合材料电性能的影响 13

3.1.2 CF含量的增加对PP/CF导电复合材料弯曲性能的影响 14

3.1.3 CF含量的增加对PP/CF导电复合材料冲击性能和拉伸性能的影响 15

3.2 PE-G-MAH含量对PP/CF导电复合材料性能的影响 16

3.2.1 PE-G-MAH含量对PP/CF导电复合材料电性能的影响 16

3.2.3 PE-G-MAH含量对PP/CF导电复合材料冲击性能和拉伸性能的影响 18

3.3 CF表面处理对PP/CF导电复合材料性能的影响 20

第四章 结论 22

参考文献 23

致谢 25

第一章 绪论

1.1 引言

随着经济的快速发展，高分子材料（聚合物）因为具有良好的绝缘性已经在传统行业如通讯工程等得到大范围的使用。但是，由于高分子本身特有的结构，使得它们很多都有介电性。介电性会让我们在应用高分子材料时带来许多难以想象的困难其例如静电现象等等。如果想要彻底地解决高分子材料的这一性质，就必须要让高分子材料拥有良好的导电能力和比较低的电阻。

伴随着导电高分子材料研究的深入，人们将其划分为两种不同的类型^[1]。第一种叫做本征导电高分子，对于第一种导电高分子材料，目前关于它的各个方面技术都不算成熟，因此对于它来说各个领域的应用都比较少。而这第二种则是被称作复合型导电材料，对于第二种导电高分子，当前关于它的技术研究都已经基本完善，特别是它的加工和成型与目前技术成熟的高分子材料大部分都相似，此外，它还有很多其它的使用价值。因此第二类导电材料在当前社会的诸多领域也已经得到广泛的使用^[2]。

1.2 复合型导电材料的组成

其组成一般情况下由下列两类成分构成：第一类为有机高分子基体；第二种则是作为导电功能体的各种填料。其中，第一类常使用的有如热塑性以及热固性树脂等等。而第二类之中常使用的导电添加剂则是由抗静电剂或各类导电填料组成。

目前我们常见的复合型导电功能材料大多都是利用碳系填料像碳纤维CF等去填充到有机聚合物基体之中去，然后再使用分散、层压等方法制成的^[3]。因为我们现在使用的这几种导电填料的导电性能好，使得导电物质能够对高分子基体起到了比较好的补强作用，因此最终使用这类导电填料的成品大多具有较为优越的性质^[4],这也成为了这类材料在当前社会更加受到广泛应用的重要原因之一。

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