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炭黑填充聚合物基PTC导电复合材料及制品的研究进展.pdf

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塑料工业第卷增刊 !∀!∀印年月 炭黑填充聚合物基导电复合材料及 制品的研究进展 朱 孙守封,赵文元,孙常志,陈世刚 , 中国海洋大学材料科学与工程研究院山东青岛砧 摘要介绍了效应的几种主要机理,讨论了不同基体、填充物和加工工艺对此类复合材料盯效应的影响, 。 效应产生的主要原因以及减缓或推迟℃效应的方法,并对其商业推广应用进行了较为深人的探讨 关键词效应炭黑导电复合材料自限温 盯扣盯 一,一,一,一, 嗯担脚 ,,, 飞! 枉,司珑刁 , 血 叩叮嗯叽 !耐 勺阳旧心件的而嗯哪 ,。 聚合物基体中掺入一定量的导电粒子如炭黑发展阶段 、、 石墨金属氧化物等可以制成具有效应导电链与热膨胀理论址于年在他重 的聚合物基复合新发现聚合物复合材料PTC现象的专利文献中提出 , ,: 材料这种材料的显著特点是电阻随温度呈非线性变了这个模型川其主要观点为PTC效应的产生是由 ,。 化能在很窄的温度范围内使电阻迅速增加几个数量导电填料和聚合物基体的热膨胀系数的差别引起的 ,一‘, 级发生半导体绝缘体的相互转变〕并具有开始时导电炭黑粒子分散于聚合物中相互接触形成导 ,,, 可回复性。由于这种复合材料在宽广范围内电导率及电链随温度的升高聚合物基体体积发生膨胀导 ,,,, 力学性能具有可调性易加工成型及成本低因而近电粒子间距离逐渐增大电阻值增大在温度达到聚 。,, 十多年来得到迅速发展目前已广泛用于制备石油合物基体结晶相的熔点时由于结晶相的熔融使得聚 ,,、,, 管道阀门自限温加热电缆过电流过热保护元件合物体积突然增加导电链破裂电阻值随之急剧增 ,,,,。 等在汽车计算机医疗器械等诸多领域拥有广泛加即复合材料呈现PTC现象但是该模型难以解 一’。 的发展前景释材料电阻在高温时出现的负温度系数(NTC)现 。 聚合物基叮复合材料的导电理论象 、 自印山于年首次发现导电炭黑隧道导电理论ohe阁认为分散的炭黑粒子并不 ,,, 聚合物形成的复合材料呈现特性以来人们对相互接触而是彼此靠近材料的导电性主要取决于 。, 导电复合材料的效应及其机理进行了深人研导电粒子间的隧道效应低温时炭黑粒子均匀分 。,, 究阵“〕以下介绍一些具有代表性的用来解释聚合物散粒子间距很小能够产生显著的隧道效应从而表 ,。,, 基复合材料导电机理的理论模型但是无论哪现出导电性高温时由于基体的热膨胀使粒子的 ,,, 种理论都存在一些不足和缺陷理论研究仍处于不断分布变得不均匀尽管平均距离变化不大但相当部 . ‘s@1。 联系人sflcn63om :,,,。 作者简介孙守封1982年生硕士研究生主要研究方向为功能高分子材料 : 第36卷增刊孙守封等炭黑填充聚合物基盯C导电复合材料及制品的研究进展 ,。 分的粒子间距离增大到无法产生隧道效应电阻增PTC复合材料的性能起决定作用由于炭黑粒子与聚 ,, 。e 大Oh根据隧道效应电流和电场的关系计算出聚合物分属不同性质的两种物质它们之间的物理化学 ,、 乙烯/炭黑复合体系的电阻率一电场曲线结果与实结合力(如范德华力氢键等)小于炭黑粒子间分子 。, e, 验数据很好符合因此oh认为聚乙烯/炭黑复合的作用力而且炭黑粒子表面不同程度地存在着各种 ,:、、、, 材料的电阻主要由电子在导电粒子之间的隧道电流决极性基团如轻基拨基拨基内脂基等粒子 。,,,, 定当间隙很大时电阻非常大如果间隙只有几个间内聚能非常强加之粒子的聚集体表面积大在基 ,, 纳米时隧