0831新石墨ABS复合材料

《0831新石墨ABS复合材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《0831新石墨ABS复合材料（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、石墨/ABS树脂导电复合材料的研究摘要：用机械共混法制备电学性能优良的（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯）共聚物（ABS）/石墨导电复合材料。研究 了石墨含量、偶联剂对石墨分散性及导电复合材料电导率和拉伸强度的影响。同时，利用扫描电镜（SEM）对 复合材料的微观特征进行了分析。EST120数字高阻仪和VICT0R6266数字万用表测试分析得出石墨在ABS中的 逾渗阈值约为40%。WDT-90电子万能试验机测试分析得出石墨含量为30%左右时，复合材料拉伸强度最大。 关键词：石墨 ABS 电阻率 拉伸强度 断裂伸长率0 引言 随着电子技术的全面快速发展，由导电粒子填充聚合物构成的复合型导电材料越来越受到人们

2、的重视1,2。导电性高分子材料具备许多优异的性能，在抗静电制品、 电磁波屏蔽、敏感元件、复合薄膜、微型开关等许多领域都获得了广泛的应用3-7。 在各种聚合物基体中，ABS作为通用塑料，以产量大、性能好、价格低等优点得到 大量应用。但ABS的体积电阻率较高，为了获得低电阻率的ABS复合材料，常在 ABS 中添加导电填料，降低其电阻率。在各种导电填料中，石墨被普遍用于聚合物 导电填料。这是因为其资源丰富，价格低廉，导电性持久稳定。本文用 ABS 做基体，石墨作导电填料，通过机械共混法制备导电复合材料。采用 扫描电子显微镜观察导电复合材料的形态结构。采用高阻计和数字万用表测试了复 合材料的电阻率。采

3、用万能试验机测试了复合材料的拉伸强度。研究了石墨填料对 ABS 基复合材料电学性能和力学性能的影响。1 实验部分1.1 原材料天然鳞片石墨：碳含量99%，天津市开发区乐泰化工有限公司；ABS： PA757，台 湾奇美公司；钛酸酯偶联剂：TC-27，天长市宏盛精细化工厂。1.2 试样制备将ABS颗粒和石墨粉末投入双辊混炼机中，170C下混炼15分钟，放入平板硫化 机中，在160C，20MPa下压制15分钟；热压成型制得ABS/石墨导电复合材料样片。 试样为长度50mm，宽度15mm，厚度3mm的样片。1.3 性能测试ABS/石墨复合材料的微观分散形态用日立S4800扫描电子显微镜。ABS/石墨复

4、合 材料的电阻率检测在北京华晶汇科贸有限公司的EST120数字高阻仪和深圳市胜利 高电子科技有限公司的VICTOR6266数字万用表测试ABS/石墨复合材料的拉伸强度 和断裂伸长率在深圳市凯强利有限公司生产的WDT-90电子万能试验机上进行。 2结果与讨论2. 1 石墨含量对导电复合材料导电性能的影响ABS/石墨导电复合材料的导电过程是经混炼后，石墨以粒子形式分散于ABS复合 材料中，随着石墨添加量的增加，粒子间距降低，当接近或成接触状态后，形成大 量导电网络通道，使得材料的体积电阻和表面电阻降低，导电性能提高。本文为了 更直观的体现石墨含量对导电复合材料导电性能的影响，将测得的电阻率数据根据

5、 公式：电导率=电阻率的倒数，转化为电导率作图。图 1，当石墨含量比较低时，随着石墨含量的增加，复合材料的电导率略有提高， 从曲线上看，这一段比较平缓，复合材料的电导率提高只是由于石墨的掺杂作用引 起的，复合体系还没有形成导电通路;当石墨含量增加到一定量时，复合材料的电导 率大幅度提高，石墨含量的这一个值称为渗滤阀值9-11。复合材料的电导率大幅度提高，表明复合材料内开始逐步形成导电通路。这种导 电现象被称为 “隧道效应”12。 当石墨含量再增加，导电通路变得密集，复合材 料由石墨粒子相互接触而导电，形成了完整的导电通路，此时，随着石墨含量的增 加，复合材料的电导率几乎不变。图 1：石墨的添加

6、量对复合材料电导率的影响Fig1:Effect of Graphite content on the conductivity of composites)mc/S(ytivitcudno2. 2 偶联剂对复合材料导电性能的影响图 2 ，从图中可看出，加入钛酸酯偶联剂后的复合材料的电导率明显增大，并且 石墨的逾渗滤值也有所减小。这是由于钛酸酯偶联剂可以提高石墨和 ABS 基体的相 容性，使石墨更好的分散开，增加形成导电通路的几率，有利于材料导电性的提高。图 3 ，是加入偶联剂前后的复合材料 SEM 图。从图中可看出， a 中没有添加偶联 剂石墨片层聚集在一起，分散程度差，只是使ABS基体部分导

7、电。b中添加偶联剂 后，石墨片层分散在ABS基体中，构成大量导电通道。因为偶联剂的加入可改变石 墨在 ABS 中的分散性， 石墨粒子相互接触形成导电通道。)mc/S(ytivitcudno图2：偶联剂对复合材料电导率的影响Fig2:Effect of coupling agents on the conductivity of composites5.00umS4800 5.0kV x8.00k SE(U)5.00um S4800 5.0kV x8.00k SE(U)图 3：加入偶联剂前后复合材料的断面 SEM 图Fig3: SEM on the fracture surface of joi

8、n coupling agent before and after composite2. 3 石墨含量对导电复合材料力学性能的影响图4当石墨含量很少时，石墨能被ABS完全包覆，石墨和ABS相互扩散，两者 之间粘合强度大，因此拉伸强度也大。随着石墨含量的增多，大部分石墨聚集在一 起。石墨与ABS粘合强度低，因此拉伸强度越来越低。图 5，随着石墨含量的增加，复合材料的断裂伸长率急剧下降。石墨填料为高模 量硬性材料，脆性大。同时石墨作为具有表面活性与ABS接触，使其长链结构滑移 困难。所以。随着石墨含量的增加，复合体系的脆性增大，复合体系的断裂伸长率 就会急剧下降。-10 0 10 20 30 4

9、0 50 60 70 80 Graphite Content (%)505332)aPM(htgnertSelisne图 4：石墨的添加量对复合材料拉伸强度的影响Fig4:Effect of Graphite content on the tensile strength of composites)%(kaerbtanoitagnol图5：石墨的添加量对复合材料断裂伸长率的影响Fig5:Effect of Graphite content on the elongation at break of composites3 结论1. 机械共混法中，导电复合材料的电阻率随石墨含量的增加而降低。石

10、墨的逾渗滤 值约为 40%。当石墨添加量达到 55%之后复合材料的电阻率基本稳定。2. 通过偶联剂改性，改善了石墨在 ABS 基体中的分散性，降低了复合材料的电阻 率，同时也降低了石墨填料在ABS基体中的逾渗滤值。3. 随着石墨含量的增加，复合材料的拉伸强度先增加再减少，当 30%时拉伸强度最 大。复合材料的最大断裂伸长率则呈现一直下降的趋势。参考文献：1 Das N C, Chaki T K, Khastgir D. Effect of filler treatment and crosslinking on mechanical and dynamic mechanical propert

11、ies and electrical conductivity of carbon black-filled ethylene-vinyl acetate copolymer composites J. Journal of Applied Polymer Science, 2003, 90(8): 2073-2082.2 Hermant M C, Klumperman B, Kyrylyuk A V. Lowering the percolation threshold of single-walled carbon nanotubes using polystyrene/poly(3,4-

12、ethylenedioxythiophene): poly(styrene sulfonate) blendsJ.SoftMatter,2009,5(4):878-885.3 Biwa S, Watanabe Y, Ohno N. Analysis of Wave Attenuation in Unidirectional Viscoelastic Composites by a Differential Scheme J. Composites Science Attenuation in Unidirectional Viscoelastic and Technology, 2003, 6

13、3:237-247.4 Mathew K T, Praveen Kumar A V, Honey J. Polyaniline and Polypyrrole with PVC content for effective EMI shieldingC.IEEE international symposium on electromagnetic compatibility.In Oregon Convention Center of the USA: IEEE, 2006: 443-445.5 Hiroki T, Yoshinori K. Positive temperature coeffi

14、cient thermistor: US, 6617955 P. 2003-09-09.6 Mauritz K A , Mountz D A, Reuschle D A, et al. Self-assembled organic/inorganic hybrids as membrane materials J.Electrochimica Acta, 2004, 50(2/3): 562-566.7 Balberg I, Azulay D, Toker D, et al. Percolation and tunneling in composite materials J. Interna

15、tional Journal Modern Physics, 2004, 18(15):2091-21218 Etcheverry M, Ferreira M L, Capiati N J, et al. Strengthening of polypropylene-glass fiber interface by direct metallocenic polymerization of propylene onto the fibers J. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2008, 39: 1915-1923.

16、9 Li Kan-she, Shao Shui-yuan, Yan Lan-ying. Preparation and characterization of polyaniline/graphite composite J.Polymer Materials Science and Engineering, 2002,18(5):92-95.10 Du F M, Scogna R C, Zhou W, et al. Nanotube networks in polymer nanocomposites: Rheology and electrical conductivity J. Macr

17、omolecules, 2004, 37(24):9048-9055.11 Bunde A, Dieterich W. Percolation in composites J. Journal of Electroceramics, 2000,5(2):81-92.12 Hu Ji-wen, Li Ming-wei, Zhang Ming-qiu. A novel method for preparing polyurethane based conductive composites with low percolation threshold J. Chinese Chemical Letters, 2004,15(8):1001-1004.