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摘 要

本试验主要讲述了以炭黑CB为导电填料，低密度聚乙烯LDPE和聚丙PP为基体树脂，将三种原料以不同配比在转矩流变仪中熔融共混得到CB/LDPE/PP导电复合材料，然后在平板硫化机中压膜得到样品。实验研究了CB/LDPE/PP导电复合材料的性能，以及各组分不同含量对复合材料性能的影响。通过电性能测试，力学性能测试，考察不同组分的配比来比较材料的力学性能和电性能的差异。通过SEM的方法考察研究了CB选择性的在LDPE/PP中的分散情况。通过性能测试和性能对比，选择贪黑含量为9%时材料的导电性能最好，LDPE/PP为7/3时力学性能相对较好。但是研究发现，得到的样品力学性能还是很差，因此选择向LDPE/PP基体中添加相容剂的方法提升其力学性能。

关键词：炭黑 低密度聚乙烯 聚丙烯 导电复合材料

Preparation and study of LDPE/PP conductive composites filled with CB

Abstract

Influence of different content in this experiment focuses on the carbon black CB as conductive filler，low density polyethylene LDPE and PP as matrix resin，three kinds of materials with different proportions in torque rheometer melt blending get CB/LDPE/PP conductive composite，and then in a flat vulcanizing machine film samples were obtained. Experimental study on the CB/LDPE/PP conductive composite material properties， as well as the groups on the properties of the composite materials. Through the measurements of the electrical properties，mechanical properties test. The effects of the proportion of the different components to compare the differences in the mechanical and electrical properties of the material. By SEM method to investigate the CB selective dispersion situation in LDPE/PP. Through performance testing and performance comparison, select the greedy black content is 9% when the conductivity of the material best, LDPE/PP for 7/3 mechanical performance is relatively good. But the study found that, samples obtained mechanical properties can is still very poor, so choose to LDPE/PP matrix in the adding compatibilizing agent method to enhance the mechanical properties.

Key words: CB；LDPE；PP；conductive composite

目 录

摘 要 II

ABSTRACT III

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 炭黑填充的高分子复合材料的导电机理和物理特性^[1] 1

1.3 影响炭黑填充复合型高分子材料性能的因素 2

1.3.1 基体聚合物的影响 2

1.3.2 导电填料的影响 2

1.3.3 制备方法以及制备工艺的影响 2

1.3.4 其它因素的影响 2

1.4 炭黑填充高分子导电复合材料的研究进展与应用 3

1.4.1 印刷电路板的应用 3

1.4.2 电磁屏蔽材料的应用 3

1.4.3 显示材料的应用 4

1.4.4 电导体的应用 4

1.4.5 导电高分子传感器材料的应用 5

1.4.6 其它应用 5

第二章 实验部分 7

2.1 实验原料与实验设备 7

2.2 样品制备 8

2.3 工艺流程图 9

2.3.1 LDPE/PP/CB样品的制备 9

2.4 性能测试 10

2.4.1 电学性能测试 10

2.4.2 力学性能测试 11

2.4.3 SEM测试 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 贪黑含量对材料性能的影响 14

3.2 PP含量对材料性能的影响 16

3.3 相容剂对材料性能的影响 18

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 21

致 谢 23

第一章 文献综述

1.1 引言

具有很多优良机械性能且带有导电性能的高分子材料，从70年代发展到现在，在生产生活的众多领域已经得到应用。在没发现其可以作为导电材料时，人们一直将其用做电绝缘材料。直到人们发现高分子材料可以作为电导体之后，人们才大力研发其应用空间。第一个导电高分子聚合物--掺杂型聚乙炔到了1977年才被人们发现。因为导电高分子材料的成型加工相对比较容易，而且其还有抗腐蚀性，相比其它导电物质质量轻、密度小等优点越来越受到人们的重视。现如今，具有导电性的高分子材料在研发使用方面取得了很大的成就。由两种或多种高分子材料混合而成的高分子导电材料是由向高分子材料中填充导电物质，通过分散复合、层压复合、在表面产生导电膜等方法形成的一种多功能型的导电高分子材料。在这里面分散复合型高分子材料一般是填充导电粒子或纤维，像炭黑粒子、碳纤维、金属粉末、导电玻璃纤维等使其具备导电能力。目前使用量最大，范围最广的导电填料是炭黑导电填料，其导电性能比较的稳定持久，体积电阻率为0.1-10Ω.cm， 其导电性能的调节范围较广（1-1×10⁸），所以炭黑作为填充导电填料效果优良得到广泛的使用到抗静电、导电材料、金属防腐、电磁波屏蔽等范畴。

1.2 炭黑填充的高分子复合材料的导电机理和物理特性^[1]

炭黑填充型导电高分子材料的导电机理目前可以用隧道效应、场致发射和导电能带来解释，在这种类型的导电材料中，因为炭黑粒子在高分子基体当中的含量不足，另一方面或者在基体中的分散均匀后，炭黑粒子之间存在一定的距离和空隙，这些空隙之间的聚合物形成很薄的一层势垒，电传导就是利用炭黑粒子的相互触碰或者在材料内部存在的很小的间隙中进行的。内部聚集态的之间的平均距离受到很多因素的影响，如温度、浓度结构、炭黑颗粒大小与分布、聚集体的形态大小等。高分子聚合物内部空隙的缩减将会使得聚合物内部的点流量增大，使得聚合物整体的电阻率降低。现如今，虽然复合型导电高分子材料在我们的现实生活中已经广泛的应用，但是直到目前为止，科研人员也没有找到全面而又完整的系统知识来解释导电复合型高分子材料是如何导电的。目前最有效的解释理论是，大多数人都认为填充型到带你复合材料的导电机理是由场致发射、导电能带和隧道效应这三种理论来解释，并且认为是这三种理论同时存在且相互竞争下的到点结果。

1.3 影响炭黑填充复合型高分子材料性能的因素^[2]

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