摘 要

随着社会的发展，导电高分子材料越来越受世人青睐。复合型导电高分子材料成本低廉、力学性能较好，并且电导率范围可控，导电能力普遍较高，所以复合型导电高分子材料现在研究应用较广，有很大的研究意义。

本文研究的就是用炭黑填充双连续PP/SBS共混物的复合型导电高分子材料。炭黑(CB)改性双连续PP/SBS共混物作为新材料，PP/SBS独特的双连续结构使其拥有优异的力学性能，炭黑赋予其优异的导电性能，研究加料顺序对其影响，可以优化工艺条件，加深对CB在双连续相中分散情况的认识，给后者提供一定的启发。本文制备了具有不同CB含量的PP、具有不同CB含量的SBS、CB在不同组分中的PP/SBS共混材料，通过拉伸实验、撕裂实验、体积电阻和表面电阻实验，研究了不同CB含量、CB在不同组分对PP、SBS、PP/SBS共混物的力学性能、导电能的影响；最后采用萃取实验对样品的结构进行表征。实验结果表明，CB含量对PP、SBS、PP/SBS共混物的力学性能及导电性能有很大影响。随着CB含量的增加，PP拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率大幅下降；SBS拉伸强度、断裂伸长率有所下降，但撕裂强度随CB的增加而增强。随着CB含量从10 phr增加到20 phr，PP/CB和SBS/CB复合材料的电阻率降低，SBS更是完成了绝缘-导电转变。萃取实验表明，本实验通过不同加料顺序，构筑了不同CB分布的样品，并且由于CB的不同分布，其导电性能、力学性能也表现出了较大的差异。其中PP/CB/SBS加料顺序的样品，CB分散在PP相中，其力学性能、导电性能最佳。

关键词：导电复合材料 炭黑 PP/SBS 双连续结构

Preparation of PP/SBS blends modified by carbon black and study of their electrical conductivity

Abstract

With the development of society, conductive polymer materials are increasingly favored by the world. The conductive polymer composites have low cost, good mechanical properties, controllable and high electrical conductivity. Therefore, the conductive polymer composites have a wide value of research and application.

In this paper, carbon black filled and co-continuous PP/SBS composites have been studied. Carbon black modified double continuous PP/SBS blends as a new material, which have excellent mechanical properties from its unique double continuous structure and excellent from carbon black, have been studied by the influence of compounding sequence to optimize the process conditions ,deepen the understanding of the dispersion of CB in the co-continuous phase and provide some inspiration to the latter. In this paper, PP with different CB content, SBS with different CB content and PP/SBS blends with different CB distribution were prepared. The tensile test, tear test, volume resistance and surface resistance test were used to study the effect of CB content and CB distribution on the mechanical properties and conductivity of PP and SBS. Finally, the structure of the samples was characterized by extraction experiments. The experimental results show that the CB content has a great influence on the mechanical properties and electrical conductivity of PP, SBS and PP/SBS blends. With the increase of CB content, the tensile strength, tear strength and elongation at break of PP decreased greatly. The tensile strength and elongation at break of SBS decreased, but the tear strength increased with the increase of CB. As the content rise from 10 phr to 20 phr, the conductivity of PP/CB and SBS/CB composites decrease, and the SBS/CB finish insulation-conductive transition. The result of extract experiment shows that we successfully prepare the composites with different CB distribution by different compounding sequence, and those composites show different electrical conductivity and mechanical properties because of different CB distribution. The composite with the compounding sequence of PP/CB/SBS, with the CB enrich in the PP phase, shows best mechanical property and electrical conductivity.

Keywords: carbon black conductive composite

PP/SBS double continuous structure

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

第二章 文献综述 2

2.1 导电高分子材料的概述 2

2.2 导电高分子材料的填料 3

2.2.1 炭黑 3

2.2.2 石墨烯 3

2.2.3 碳纳米管 4

2.3 导电高分子材料研究进展 4

2.4 导电高分子材料应用前景及研究意义 5

第三章 炭黑改性双连续PP/SBS共混物的制备研究 7

3.1 实验原料 7

3.2 实验仪器 7

3.3 实验配方 8

3.4 炭黑改性双连续PP/SBS共混物的制备 8

3.4.1 双辊开练 8

3.4.2 模压成型 8

3.5 测试与表征 9

3.5.1 溶剂萃取实验 9

3.5.2 力学性能测试 9

3.5.3 导电性能测试 9

3.5.4 表面张力测试 10

第四章 结果与讨论 12

4.1 萃取实验分析 12

4.2 力学性能测试 14

4.2.1 拉伸实验 14

4.2.2 撕裂实验 16

4.3 导电性能测试 17

4.4 表面张力测试 19

第五章 结论 20

参考文献 22

致谢 24

第一章 引言

从导电高分子材料被发现起到现在，越来越多的导电高分子材料问世，其使用性能也越来越多元化，给人们的生活带来了极大的便利。导电高分子材料从结构上主要划分成结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类^[1]。结构型导电高分子材料可应用在太阳能电池、试制半导体元器件及传感器件等领域，但是这类材料本身的稳定性较差，而且加工困难和机械性差等诸多缺点使之未能广泛使用。复合型导电高分子材料作为抗静电材料、正温度效应（PTC）材料、电磁屏蔽材料、传感器、导体在各个领域都有广泛的应用，其成本低、加工容易，并且力学性能较好，电导率范围可控，导电能力普遍较高。

当今，各类科学与工业技术正在高速发展，新兴科技的不断成长给人们带来了巨大的便利，生活水平日益提升，进而导致人们对物质质量要求也越来越高。过去，科学家们在降低渗滤阈值和提高电导率方面做了很多研究，而近年来，考虑到材料的实际应用，也对材料的力学性能提出了要求。炭黑改性双连续PP/SBS共混物作为新材料，PP/SBS独特的双连续结构使其拥有优异的力学性能，炭黑赋予其优异的导电性能，研究加料顺序对其影响，可以优化工艺条件，加深对CB在双连续相中分散情况的认识，给后者提供一定的启发。因此，开展这方面的研究是很有必要的。