尼龍6導(dǎo)電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)控制與性能研究.pdf

1、隨著電子科技及信息技術(shù)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料在功能材料中占有舉足輕重的位置。該類復(fù)合材料加工性能好、電阻可調(diào)節(jié)、成本低、可設(shè)計性強，廣泛應(yīng)用在能源、運輸、電子電器等領(lǐng)域。探索新方法制備具有高性能低成本的導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料以及實現(xiàn)其在電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用是目前導(dǎo)電功能材料領(lǐng)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(dǎo)電填料對尼龍6進行改性，并通過對導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行控制，得到了性能優(yōu)異的尼龍6導(dǎo)電復(fù)合材料。主要研究結(jié)果

2、如下:
　　(1)通過簡單熔融共混制備了PA6/EG復(fù)合材料，隨著熱膨脹石墨的加入，導(dǎo)電粒子之間形成的導(dǎo)電、導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)越來越完善，得到了一種擁有優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及電磁屏蔽性能的復(fù)合材料。當添加9.09vol％EG時材料的電導(dǎo)率達到0.262S/m，其導(dǎo)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(fù)合材料提供更多的異相成核點，提高了復(fù)合材料的結(jié)晶溫度與結(jié)晶度，結(jié)晶度最高提高了26.98％

3、。因此PA6/EG復(fù)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(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)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(fù)合材料，結(jié)果表明CF對復(fù)合材料的增強作用特別明顯，相比純PA6，復(fù)合材料的拉伸、彎曲性能均有大幅提高。當CF的質(zhì)量分數(shù)為20％時，PA6/EG/CF復(fù)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(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及電磁屏蔽性能的提高。添加20wt％EG時材料的電導(dǎo)率最高，達到0.262S/m，導(dǎo)熱系數(shù)可達1.3379W/m·K，電磁屏蔽性能也可達到20dB的應(yīng)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(jié)晶更加容易，從而提高尼龍6復(fù)合材料的結(jié)晶溫度。并且

5、隨著EG比例增加，結(jié)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(jié)構(gòu)PA6復(fù)合材料，其導(dǎo)電逾滲值明顯降低，達到了我們預(yù)期想要的結(jié)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(fù)合材料中構(gòu)建了完善的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得復(fù)合材料在導(dǎo)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(jié)構(gòu)PA6/CF復(fù)合材料來說，復(fù)合材料

6、的屏蔽效能在8.2～12.4GHz范圍內(nèi)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(jié)構(gòu)PA6/EG復(fù)合材料制備過程中添加一定量的CF制備的串聯(lián)隔離結(jié)構(gòu)的PA6/EG/CF復(fù)合材料，微觀結(jié)構(gòu)可以看出CF作為EG隔離導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的橋梁，使得導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)更加完善，形成了一種類似“糖葫蘆”狀的結(jié)構(gòu)。對比了三種長度的CF制備的