CN1300083A - 一种提高复合材料导电性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高复合材料导电性的方法,是在不改变复合材料中导电填料含量的情况下,给复合材料加电压,可降低复合材料的电阻率,提高复合材料的导电性。本发明特别适合于复合材料电阻率在106Ωcm—10Ωcm之间,对于复合材料电阻率大于106Ωcm,或复合材料电阻率小于10Ωcm,也可使其电阻率略有降低。具有方法简单,易操作,不改变复合材料的可加工性及力学性能等特点。
Description
本发明属于一种提高复合材料导电性的方法。
导电高分子材料一般分为两大类：结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料。前者由于成本高、稳定性差等原因尚未进入实用阶段。后者由于成本相对较低、工艺较简单并具有一定程度的可调节性而受到关注。所谓复合型导电高分子材料就是在绝缘性的高分子材料中添加一种或几种具有导电性的颗粒或纤维使其具有导电能力。所采用的导电材料主要有碳黑、炭纤维、金属纤维与粒子、无机金属盐等。而且通过改变导电材料的含量可以获得具有不同导电性的复合材料。当前，导电高分子复合材料主要应用于抗静电、电磁波屏蔽、面状发热体、热敏，压敏材料以及电极材料等领域。
在复合型导电高分子材料中，决定材料导电性的因素主要是导电材料的种类及含量。为了提高材料的导电性，一般需要在其中加入大量的导电性粒子。然而，由于导电性粒子与高分子材料之间存在分散与相容的困难，如果导电粒子的填充量过多，将导致复合材料力学性能、加工性能的下降(贺福，化工新型材料，1988年，第16卷，第9期，第1页)。采用具有较高导电性的填料(如银粉，金属纤维，镀金属炭纤维等)可以提高复合材料的导电性，然而这必将导致材料制造成本的提高。
本发明的目的是提供一种提高复合型导电高分子材料导电性的方法。利用该方法，可以在不增加复合材料中导电材料含量的情况下提高复合材料的导电性。
本发明的目的是这样实现的，在不改变复合材料中导电材料含量的情况下，给复合材料加电压，可降低复合材料的电阻率，提高复合材料的导电性。
本发明具体的方法是给含有导电材料的复合材料施加100V-5000V的高直流电压，施加时间为1ms-5000ms。
如上所述的复合材料的基体材料是ABS树脂、高密度聚乙烯、聚碳酸酯导电材料是碳黑、炭纤维、金属纤维、金属粉末。
本发明特别适合于复合材料电阻率在106Ωcm---10Ωcm之间，对于复合材料电阻率大于106Ωcm或复合材料电阻率小于10Ωcm，也可使其电阻率略有降低。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1．方法简单，易操作。
2．不改变复合材料的可加工性及力学性能。
3．在不改变复合材料组成的情况下，可提高其导电性。
4．导电性能一样时，可降低复合材料的制造成本。
本发明的实施例如下：
图1是本发明在复合材料上施加直流电压的电路示意图。
表1是本发明实施例中所使用原料的性能列表。
本发明实施例中测定电阻率采用的是SZ-85四电极电阻率测试仪，测试电流为10μA。
本发明的实施例如下：
实施例1
ABS树脂100克在300毫升三氯甲烷中溶为糊状，然后加入3.5克短切成6毫米的聚丙烯腈基炭纤维，充分搅拌使纤维与树脂混合均匀后在0.1MPa真空、50℃下干燥24小时，取约12.5克干燥好的物料，在200℃、40MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片上截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示样品电阻率为834Ωcm，然后按照图1所示的电路在样品上施加3000V的直流电压，电压作用时间100ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到110Ωcm。
实施例2
将ABS树脂500克与40克碳黑加入到小型密炼机中共混(密炼机温度：180℃，转速30r/min，混炼时间15min)。称取约13克混好的物料于200℃，40MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为1053Ωcm，然后按照图1所示的电路在样品上施加5000V的直流电压，电压作用时间50ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到244Ωcm。
实施例3
将200克ABS树脂与40克沥青基炭纤维同时加入到单螺杆挤出机中挤出(料桶温度：215℃，螺杆转速25r/min)。称取约13克混好的物料于200℃，40MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为1200Ωcm，然后按照图1所示的电路在样品上施加1000V的直流电压，电压作用时间3000ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到126Ωcm。
实施例4
将1000克ABS树脂与10克镀镍石墨纤维同时加入到单螺杆挤出机中挤出(料桶温度：215℃，螺杆转速25r/min)。称取约12克混好的物料于200℃，40MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为3.4×104Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加5000V的直流电压，电压作用时间10ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到662Ωcm。
实施例5
将高密度聚乙烯1000克与35克不锈钢纤维加入到单螺杆挤出机中挤出(料桶温度：155℃，螺杆转速25r/min)。称取约14克混好的物料于170℃，30MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为486Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加5000V的直流电压，电压作用时间10ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到71Ωcm。
实施例6
将高密度聚乙烯500克与250克天然鳞片石墨粉加入到小型密炼机中共混(密炼温度：150℃，转速30r/min，混炼时间15min)。称取约14克混好的物料于170℃，30MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为552Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加100V的直流电压，电压作用时间5000ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到205Ωcm。
实施例7
将高密度聚乙烯500克与100克沥青基炭纤维加入到小型密炼机中共混(密炼温度：150℃；转速30r/min，混炼时间15min)。称取约13克混好的物料子170℃，30MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为1054Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加1000V的直流电压，电压作用时间1000ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到101Ωcm。
实施例8
将高密度聚乙烯500克与150克碳黑加入到小型密炼机中共混(密炼温度：160℃，转速30r/min，混炼时间15min)。称取约13.5克混好的物料于170℃，30MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为537Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加5000V的直流电压，电压作用时间100ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到96Ωcm。
实施例9
将聚碳酸酯500克与1000克铜粉加入到小型密炼机中共混(密炼温度：250℃，转速30r/min，混炼时间10min)。称取约28克混好的物料于255℃，40MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为348Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加500V的直流电压，电压作用时间1000ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到45Ωcm。
实施例10
将聚碳酸酯500克与80克碳黑加入到小型密炼机中共混(密炼温度：250℃，转速30r/min，混炼时间15min)。称取约13克混好的物料于255℃，40MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为9.36×105Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加5000V的直流电压，电压作用时间30ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到647Ωcm。
实施例11
将聚碳酸酯500克与100克不锈钢纤维加入到小型密炼机中共混(混炼温度：250℃，转速30r/min，混炼时间15min)。称取约17克混好的物料于255℃，40MPa下模压制得Φ70×3mm的样片。然后从所制样片截取40×8×3mm的样条用于电性能的测试。测试结果显示材料电阻率为35Ωcm，然后按照图2所示的电路在样品上施加5000V的直流电压，电压作用时间1ms。测试结果表明，样品经高电压处理后，其电阻率下降到11Ωcm。表1实施例中所使用到的原料
| 原料 | 产 地 | 牌号 | 备 注 |
| 聚丙烯腈基炭纤维 | 中科院山西煤化所 | --- | 12K，T300型，短切为6mm |
| 沥青基炭纤维 | 中科院山西煤化所 | --- | 通用级，短切为3mm |
| 镀镍炭纤维 | 日本东邦人造丝公司 | MC-THS-C3 | 长度6mm，炭纤维直径7μm镀镍层厚度0.25μm |
| 不锈钢纤维 | Bekaert FibreTechnologies公司 | Beki-ShieldGR75/C10/4 | 长度：6mm直径：13μm |
| 碳黑 | ColumbianChemicals公司 | V-Xc72Cabot | 平均粒径：18nm比表面积：257m2/g |
| 天然鳞片石墨 | 山东南墅石墨矿 | 工矿牌 | |
| 铜粉 | 100目 | ||
| ABS树脂 | 台湾奇美公司 | PA757 | |
| 高密度聚乙烯 | 兰州石化公司 | S5000 | |
| 聚碳酸酯 | 天津有机化工二厂 | JTG-1 |
Claims (3)
1．一种提高复合材料导电性的方法，其特征在于不改变复合材料中导电填料含量的情况下，给复合材料加电压，施加的电压为100V-5000V的高直流电压，施加时间为1ms-5000ms。
2．根据权利要求1所述的一种提高复合材料导电性的方法，其特征在于所述的复合材料的基体材料是ABS树脂、高密度聚乙烯、聚碳酸酯。
3．根据权利要求1所述的一种提高复合材料导电性的方法，其特征在于所述的导电填料是碳黑、炭纤维、金属纤维、金属粉末。
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| CN106496918A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-15 | 过冬 | 一种复合型导电塑料的制备方法 |
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