聚烯烃_炭黑导电复合材料研究.pdf

第3期(总第131期)塑料科技
1999206PLASTICSSCI.&TECHNOLOGY72

聚烯烃/炭黑导电复合材料研究

赵石林窦强戴舒东张煜吴宗亮
(南京化工大学材料学院高分子系,南京210009)

摘要研究了聚烯烃种类、聚烯烃共混物、炭黑种类及用量和加工方法对聚烯烃/炭黑导电复合材料电学和
力学性能的影响。
关键词聚烯烃炭黑导电复合材料

1前言N339、低结构通用炭黑N660:南京江北炭黑厂产;
抗氧剂等助剂:市售商品。
通常导电高分子材料分为两大类:一类是结构型
2.2试验仪器与设备
导电聚合物,即那些高分子本身或经过掺杂之后具有
SK-160B型炼塑机,上海橡胶机械厂产;
导电功能的聚合物,目前尚处于实验室研究阶段;另一
25吨平板硫化机,上海第一橡胶机械厂产;
类就是复合型导电高分子材料,即由导电物质,如各种
型电子万能试验机长春第二试验机厂
金属纤维、碳黑、碳纤维等与高分子材料经过分散复WD-10,
产
合、层积复合、表面形成导电薄膜等方法构成的多相复;
ZC36型高阻计,上海第六电表厂产;
合体系,它具有质量轻、易成型、成本低、可在大范围内
1
根据使用需要调节电学和力学性能,宜于大规模生产890C+3位数字多用表,深圳经腾威实业有限公
2
等优点,已经广泛应用于抗静电、电磁波屏蔽、恒温电司产。
[1-3]
热带等许多领域。由于聚烯烃具有性能较好、价2.3试样制备
廉、成型加工容易等优点,目前聚烯烃导电复合材料是
2.3.1熔体共混法
研究的热点[4-9]。本文主要研究了聚烯烃种类、炭黑种
按配方准确称取各组分。控制炼塑机辊筒温度如
类及用量、聚合物并用,加工方法对聚烯烃/炭黑复合
下:LDPE130℃,LLDPE、HDPE145℃,PP175℃。投
材料电学及力学性能的影响。
入树脂,待其熔融包辊后,加入其它组分,混炼均匀后
出片备用。将裁切称量好的片材放入模具中,置于平板
2实验部分
硫化机中热压成型,温度如下:LDPE、LLDPE、HDPE
2.1实验原材料为160℃,PP为200℃,压力为10MPa,时间5min。然后
LDPE:DJ210型,上海石化公司产;经冷压(10MPa)定型成约1mm厚的试片。
LLDPE:DFDA7042型,天津联合化学公司产;2.3.2粉末共混法
HDPE:HD6070EA型,新疆独山子乙烯化工厂产;按配方将准确称量的HDPE(DMDY1158)粉料或
HDPE:DMDY1158型,齐鲁石化公司烯烃厂产;PP(022-1)粉料与炭黑经高速混合后,倒入模具中,置
PP:022-型,金陵石化公司塑料厂产;于平板硫化机上热压成型,再经冷压定型成约1mm厚
CPE:35%Cl,山东潍坊化工厂产;的试片。成型条件同11311。
EPDM:4045型,日本三井株式会社产;2.4性能测试
导电炭黑:HG-4型,临淄华光化工厂产;力学性能按GB/T1040-92进行。
乙炔炭黑(CAET):浙江淳安化工厂产;电学性能按GB/T1410-89进行,当试样电阻R
低结构高耐磨炭黑N326、高结构高耐磨炭黑<2×108Ω时,用数字多用表测量;当R≥2×108Ω时,

收稿日期1999201207
82赵石林等聚烯烃/炭黑导电复合材料研究

用高阻计测量。接触电极采用导电铜泥涂层。优先分布在无定型相中,当结晶相的比值增大时,在相
同浓度下,无定型相中的充填程度增加,从而导致复合

3结果与讨论材料的PV较显著降低。而五种聚烯烃的结晶度高低顺
序是:PP>HDPE>LLDPE>LDPE。由图2可知,随着
3.1聚烯烃种类的影响
炭黑用量增加,五种聚烯烃的拉伸强度均有所下降,特
采用HG-4型导电炭黑分别填充五种聚烯烃制
别是PP和HDPE(HD6070EA)的降幅很大。
备导电复合材料,HG-4炭黑用量与复合材料体积电
3.2聚合物并用的影响
阻率(PV)和拉伸强度的关系分别见图1和图2。
选用与LDPE有一定相容性的CPE和有很好相
容性的EPDM与LDPE并用,考察聚合物并用对复合
材料性能的影响,结果见表1。

表1聚合物并用对复合材料PV及拉伸强度的影响

聚合物并用比PV,Ω·cm拉伸强度,MPa

LDPE1005.52×10512.13

LDPE/CPE90/101.04×10511.62

LDPE/CPE80/205.86×10410.90

LDPE/EPDM90/108.21×10510.16

LDPE/EPDM80/209.33×1058.45

图1HG-4炭黑用量对聚合物100份,HG-4炭黑10份。

复合材料PV的影响
□LDPE●LLDPE△HDPE(DMDY1158)
由表1可知,随着CPE用量增加,复合材料的PV
×HDPE(HD6070EA)