导电性高分子复合材料.pdf

年工程塑料应用

1
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导电性高分子复合材料
章明秋曾汉民

6中山大学材料科学研究所7

内容提要综述了导电性高分子复合材料的发展1介绍了分类、导电机理,材料组成的优化

、
设计,多种导电材料和树脂基体组成的电磁屏蔽复合材料防静电复合材料的性能及应用1

、
一导电性高分子复合材料的发展究开发的机构主要有〔8〕9美国的联合化学

、、、、
长期以来,高分子材料都是被作为电绝公司杜邦公司.:;公司贝尔实验室

、
缘材料使用的,如果能赋予其导电性,就可进宾夕法尼亚大学加利福尼亚大学等,日本

。、、、
一步拓宽聚合物的应用领域〔’一=〕>>年美的东丽帝人旭化成松下电气等公司及日

、
国宾夕法尼亚大学的;)?≅∃)&Α∃Β教授等本纤维高分子研究所东京工业大学资源化
首先发现了第一个高导电性高分子材料学研究所等,法国的科学研究中心6ϑ0ΝΔ7Η
经过掺杂处理的聚乙炔,导电率从未经掺—杂英国的帝国化学工业6.ϑ.7公司Η西德的

’,,%%∀/%&
时的Χ5‘ΔΕ?Α提高个数量级达到:,ΔΟ公司,意大利的Ι∃−(∃Α∃公司

。
ΦΧΓ∗Ε?Α,引起了人们极大的兴趣Η此等世界范围研究部门之多也足以说明人们

、,
后,又相继发现了Ιϑ0Κ聚毗咯等材料,开对导电性高分子复合材料的浓厚兴趣以及

。。
始了导电聚合物的新时代但是,这类材料研究这种新型功能复合材料的重要性图(表

、。
的稳定性重现性较差,导电率分布范围较明导电性高分子复合材料的发展进程〔’“〕

,,、
窄成本较高尚未能进入批量生产的实用一一6导电性物质7

,、、
〔“一了〕。,结形状改造一一粒状球状
阶段近年来许多国家致力于导电性<片卜一、
<中空状纤维状
。
高分子复合材料的研究开发这种材料是由分高复材导性子合料电
,一一板状结构
、、、
导电物质,如各种金属纤维石墨碳黑碳纤构改造一一一一叠层结构
Π一一发泡结构
、、
维金属盐等与高分子材料经过分散复合
一组造高聚物分子结构
、““
层积复合表面形成导电薄膜等方法构成的一一导电性物质改性
Θ三金属盐复合
多相复合体系,它质量轻,易于加工成型为
一一磁化处理
多种多样结构形式的产品,可以在大范围内卜一接枝
一一物性改造一一Θ一一热处理
根据使用需要调节材料的电学和力学性能,Π一一结晶
Ρ一一浸渍
,〔Λ3,”〕。
并且成本较低宜于大规模生产导电性高分子复合材料的发展
美国对导电性高分子复合材料的需求量以每但是,导电性高分子复合材料还存在着
,
年ΧΜ3ΓΧΜ的速度递增具有很大的市场不少需要解决的间题Η例如,为了提高材料
。,
〔〕,
潜力=在日本导电性高分子复合材的导电性能往往需要增加导电填料的含
“,
料也获得了7泛的应用有关研究课题已被量,而过多添加物则会导致复合体系其它性

。
列入通产省于Λ了年制定的,1世纪产业基能的下降为了克服这些难点,多学科的科
”
础技术研究开发之中项优先科研项目之学家们必须联合起来,深入研究导电性高分

、、。
“’8’“、
一〔〕当前世界各国进行这方面研子复合材料及其组份的物理化学结构和特
性,以及它们与复合工艺条件之间的关系,料的含量增加到一个临界含量之后,休系的
建立完整的理论基础,为更好地开发应用这电阻率突然下降,变化幅度达Χ个数量级左

。
类新材料提供可靠的科学依据右,然后体系电阻率变化又回复平缓〔‘”〕,
本文针对近年来,国内外导电性高分子见图,这显然是由导电填料的分布状况发
复合材料理论研究和开发应用方面的情况,生改变所引起的,表明体系在突变点附近开

。。
进行综合性的介绍始形成导电网络为了解释这种导电性能

、
二材料的分类的突变,不少科学家提出了各种唯象理
导电性高分子复合材料的种类繁多,随论〔,>一9〕,如:Τ。Υ%利用Ο(/&ς关于多官

、、
着研究开发应用工作的继续深入,新的能团单体进行凝胶缩聚的理论,对复合材料
生产方法和新的品种不断出现,因此有必要由绝缘变成导电时的碳黑含量进行预测,又

。
对此加以分类使之系统化如,Υ)&/∀∃采用导电粒子的平均接触数来讨

1
按高分子基体材料的性质分类9可分论构成导电网络的儿率大小Η再如根据;)Φ5

、
为导电性涂料粘合剂,导电弹性体和导电Ω%(理论得出的关于单相体系的论点和渗

。
塑料等Η滤理论等但值得注意的是,上述几种较为

1
按复合材料的导电性能分类9可分为流行的理论都在有意无意之中过分强调了导

·
半导电性材料6−ΣΧ>见。Α7,防静电材料电物质的几何尺寸因素,几乎都没从分子热