高分子复合材料研究现状与发展趋势

ＥＭＣ材料应用

导电纤维高分子复合材料研究现状与发展趋势

ＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｉｎｇＴｒｅｎｄｏｆＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｂｅｒＦｉｌｌｅｄＰｏｌｙｍｅｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

北京大学工学院先进材料与纳米技术系贾治勇白树林张杨飞李曼

摘要

介绍了国内外专家在以不锈钢纤维、铜纤维、碳纤维为填充物的导电高分子复合材料方面的研究成果，比较了这几种复合材料的性能。阐述了限制导电高分子复合材料进一步发展的因素及改进措施。关键词

聚合物；导电纤维；电磁屏蔽；屏蔽效能

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ｓｔａｔｕｓ

ｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｆｏｒｅｉｇｎｅｘｐｅｒｔｓ

ｏｎ

ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｓｔａｉｎｌｅｓｓ－ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒ，ｃｏｐｐｅｒ

ｆｉｂｅｒ

ｏｒ

ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ

ｔｏ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

ｔｙｐｅｓ

ｏｆｆｉｌｌｅｄｆｉｂｅｒｓ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ

ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

ａｒｅ

ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ

ｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

ｏｎ

ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ

ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｓ

ａｌｅ．ｐｒｏｐｏｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｆｉｂｅｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇ；ＳＥ

引言

换和高温条件下测试，复合材料导电性比较稳定，电阻率导电高分子材料具有优越的力学性能和电学性能，在ｌｏ－２Ｑ ｃｍ以下。

其市场需求量逐年增长，主要应用在电子工业领域，如太日本钟纺公司生产以铁纤维为填充物，以ＰＡ６、ＰＰ和阳能电池，发光二极管等。ｔ世纪末，美国、英国、日本等Ｐｃ等树脂为基体的导电高分子复合材料。其中Ｆ＇Ｅ一国家已生产出不同规格和类别的导电高分子材料。国内１２５ＭＣ、ＦＥ一１２５ＨＰ和ＦＥ一１２５三个型号产品，铁纤维体积在该领域的起步较晚，目前高档的导电复合材料以进１２１分数为２０％一２７％，屏蔽效能町达６０～８０ｄＢ，如表ｌ所示。

为主。

表１铁纤维填充型导电复合材料的性能

根据导电高分子复合材料的结构、组成和制备工艺性能ＦＥ—１２５ＭＣ

ＦＥ—１２５

ＦＥ—１２５ＨＰ

的不同，可以将其分为结构型和复合型两大类。市场的主相对密度２．１３

１．８７

１．７７

要需求为填充型导电聚合物，常见的导电填充物有不锈拉伸强度／ＭＰａ６９６４２８钢纤维、铜纤维、碳纤维等。

断裂伸长率，％３２５弯曲强度棚Ｐａ

ｌｌｌ

１０３４５１

金属纤维填充型导电高分子复合材料

弯曲弹性模鼍／ＧＰａ６．４ｌ

４．９４３．６６影响导电高分了复合材料导电性的因素主要有两

缺ｕ冲击．强度／Ｊ ｍ。

８０５０８０个，一是导电填充物的导电性；二是填充物的相ｔ搭接程体积电阻率ｍ ｃｍ

３ｘ１０４３ｘ１０４４ｘ１０－２度。一般来说，金属的导电性好，大长径比又使纤维之间热变形温度／℃

１７９

１４２

８８

更加容易接触，所以选择大长径比的金属纤维町以获得较好的导电性能。

１．２铜纤维填充导电复合材料

１．１铁纤维填充导电复合材料

日本日立化成Ｔ业公司用黄铜纤维填充丙烯腈一丁二铁纤维填充导电高分子材料具有良好的力学和导电烯一苯乙烯（ＡＢＳ）树脂的导电高分子复合材料，冲击强度性能，又便于加工。用铁纤维填允尼龙（ＰＡ）基的导电复大、刚性好，且具有良好的屏蔽性能。在频率为１００

ＭＨｚ、

合材料具有较高的韧性；用铁纤维填充聚丙烯（ＰＰ）的导５００ＭＨｚ和ｌ０００ＭＨｚ时，屏蔽效能分别为６７ｄＢ、４８ｄＢ、

电复合材料，密度小，屏蔽效果佳；用铁纤维填充聚碳酸３２

ｄＢ。同时，通过改善工艺，用丙烯酸取代了丁二烯．使

脂（ＰＣ）的导电复合材料，不易变性。当铁纤维体积分数复合材料具有良好的热稳定性。钟纺公司制备出的导电达到２６％时，０～１

０００

ＭＨｚ全波段测试屏蔽效能，数据显

复合材料以ＰＰ、ＰＣ、ＡＢＳ和ＰＡ等树脂为摹体，以微振动示复合材料叮以达到与铁板一样高的屏蔽效果。在热变

切割技术制作的黄铜纤维为填充纤维的导电复合材料。

２０１０年第５期安全与电磁兼容

万方数据

ＭＡＴＥＲＩＡＬＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＩＮＥＭＣ

这种黄铜纤维，用少量填充就可以具有很好的导电性能，并且材料非常便宜。表２列出了它们的一般性能。

表２黄铜纤维填充型导电复合材料的性能

性能相对密度托伸强度舢Ｐａ

断裂伸长率，％弯曲强度，ＭＰａ

弯曲弹性模量ＧＰｍ缺ｕ冲击强度廿 ｍ。－体积电阻率／Ｎ ｃｍ

到低密度聚乙烯（ＬＤＰＥ）中，制备了一种导电高分子复合材料。研究结果表明，从导电性能上看，ＬＤＰＥ／不锈钢纤维

复合材料的导电性和电磁屏蔽

Ｃ“ＡＢＳ１．７８３５２５５４．１０７９６ｘｌＯ－３１７９

Ｃｕ，ＰＡ６１．８４７４

４

Ｃｕ，ＰＡ６６１．８４６８

４

Ｃｕ，ＰＣ１．９２５８３９６４．４ｌ７９８ｘ１０－３１４３

ＣＩＩ，ＰＰ１．６６２０２３６４．１６７９９ｘ１０－３８８

性能与不锈钢纤维的长径比成正比，即长径比越大，导电性能越好，电磁屏蔽效果越好；从力学性能上看。ＤＰＥ，不锈钢纤维复合材料的拉伸强度和断裂伸长率与ＳＳＦ的含量成反比。北京理工大学方鲲等研究了不锈钢纤维／ＡＢｓ树脂导电复合材料的制备与性能研究。研究结果

１１３

５．２４

１７７４．６３３９５ｘ１０－２１９６

７８

７×ｌＯ－３

热变形温度代１８３

日本东芝化学公司通过改进制备工艺，采用一种与众不同的长金属纤维（铜纤维长度为２—５ｎｌｌｌｌ），与树脂制成填充密度高的基料，成型时再与一般的树脂混合。这样的改进可以避免用传统混炼工艺时产生的纤维易折断的问题。纤维可以保持原来的长度，用少量的纤维就能得到较高的导电性能。在这种技术改进下，分别生产用ＡＢＳ和聚对苯氧化物（ＰＰＯ）为基体的导电复合材料ＥＣ一２１００Ｈ和ＥＣ一３１４０，是良好的抗电磁波干扰屏蔽材料，其屏蔽效能达到３０～８０ｄＢ，适于制造各种电子电

，－

表明：复合材料的导电性能和屏蔽性能与ＳＳＦ的长径比和接触面积成正比，这是因为长径比越大，接触面积越大，越有利于ＳＳＦ的搭接与分散。另外随着ＳＳＦ含量的增加，材料的屏蔽效能将提高，不过会损失其加工性能及冲击强度。中山大学谭松庭以不锈钢纤维作为填料，用ＡＢＳ与ＰＰ为基体合成导电高分子复合材料。研究发现：基体树脂的凝聚态结构会影响复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能。在相同的不锈钢纤维含量条件下，０一ｌ< …… 此处隐藏：2070字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……