尼龍6導電復合材料的結構控制與性能研究.pdf

1、隨著電子科技及信息技術等領域的飛速發(fā)展，導電聚合物復合材料在功能材料中占有舉足輕重的位置。該類復合材料加工性能好、電阻可調節(jié)、成本低、可設計性強，廣泛應用在能源、運輸、電子電器等領域。探索新方法制備具有高性能低成本的導電聚合物復合材料以及實現(xiàn)其在電磁屏蔽領域的應用是目前導電功能材料領域尤為重要的研究課題。本課題通過碳纖維、膨脹石墨兩種導電填料對尼龍6進行改性，并通過對導電網(wǎng)絡結構進行控制，得到了性能優(yōu)異的尼龍6導電復合材料。主要研究結果

2、如下:
　　(1)通過簡單熔融共混制備了PA6/EG復合材料，隨著熱膨脹石墨的加入，導電粒子之間形成的導電、導熱網(wǎng)絡越來越完善，得到了一種擁有優(yōu)異導電、導熱以及電磁屏蔽性能的復合材料。當添加9.09vol％EG時材料的電導率達到0.262S/m，其導熱系數(shù)也達到最佳，為1.0202W/m·K，電磁屏蔽性能達到23dB。同時，EG的加入可以為復合材料提供更多的異相成核點，提高了復合材料的結晶溫度與結晶度，結晶度最高提高了26.98％

3、。因此PA6/EG復合材料的動態(tài)儲能模量大幅度提高，并且填料的加入對聚合物分子鏈有限制作用，復合材料的玻璃化轉變溫度也大幅度提高。
　　(2)通過在PA6和EG熔融共混過程中加入CF，改變兩種填料的比例制備了復合材料，結果表明CF對復合材料的增強作用特別明顯，相比純PA6，復合材料的拉伸、彎曲性能均有大幅提高。當CF的質量分數(shù)為20％時，PA6/EG/CF復合材料拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量最佳，可達到100.8MPa，

4、4.67GPa和95.7MPa和6.42GPa，相比純PA6分別提高了41.69％、81.01％和86.55％，293.87％。EG的加入有利于復合材料導電、導熱以及電磁屏蔽性能的提高。添加20wt％EG時材料的電導率最高，達到0.262S/m，導熱系數(shù)可達1.3379W/m·K，電磁屏蔽性能也可達到20dB的應用要求。并且EG和CF粒子在尼龍6基體中有異相成核作用，晶核生長速率增加，結晶更加容易，從而提高尼龍6復合材料的結晶溫度。并且

5、隨著EG比例增加，結晶度先增大后減小。
　　(3)通過高速機械共混-模壓成型制備了EG、CF兩種不同填料的隔離結構PA6復合材料，其導電逾滲值明顯降低，達到了我們預期想要的結果。PA6/EG體系的逾滲值為0.134vol％，PA6/CF體系的逾滲值為1.9vol％。并且當填料含量增加時，在復合材料中構建了完善的導電網(wǎng)絡，使得復合材料在導熱、電磁屏蔽、動態(tài)力學等方面也得到優(yōu)異的性能。并且對于隔離結構PA6/CF復合材料來說，復合材料

6、的屏蔽效能在8.2～12.4GHz范圍內的都是隨著頻率的增大先上升，出現(xiàn)特征峰值后又下降。且隨著CF含量的增大，特征吸收峰值不斷增大。并且隨著CF含量的增加出現(xiàn)特征峰的頻率向高頻移動。
　　(4)通過在隔離結構PA6/EG復合材料制備過程中添加一定量的CF制備的串聯(lián)隔離結構的PA6/EG/CF復合材料，微觀結構可以看出CF作為EG隔離導電網(wǎng)絡的橋梁，使得導電網(wǎng)絡更加完善，形成了一種類似“糖葫蘆”狀的結構。對比了三種長度的CF制備的