炭黑填充SBS導(dǎo)電復(fù)合材料的制備及性能.pdf

1、炭黑填充型導(dǎo)電復(fù)合材料是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展并活躍在高分子功能材料領(lǐng)域的新型材料。聚苯乙烯-聚丁二烯．聚苯乙烯嵌段共聚物(SBS)是應(yīng)用廣泛的熱塑性彈性體，將SBS與炭黑(CB)共混制備導(dǎo)電復(fù)合材料，結(jié)合SBS優(yōu)異的性能，其復(fù)合材料可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電性能、力學(xué)性能和熱性能，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。本文研究了炭黑填充SBS復(fù)合材料的電性能，討論了炭黑性質(zhì)、混煉工藝以及不同制備方法對(duì)體系電阻率的影響，探討了SBS／CB體系導(dǎo)電機(jī)理及L

2、DPE／SBS／CB體系的電性能。在適宜的工藝條件下制備了電性能穩(wěn)定的復(fù)合材料，測(cè)試了試樣的拉伸性能，分析了復(fù)合材料斷面的微觀結(jié)構(gòu)，探討了炭黑的加入對(duì)SBS／CB體系力學(xué)性能和玻璃化溫度的影響。 本論文比較了三種不同炭黑填充SBS制備的SBS／CB復(fù)合材料，其體積電阻率隨著炭黑用量的增加均出現(xiàn)明顯的逾滲現(xiàn)象。高結(jié)構(gòu)度、小粒徑和寬分布的導(dǎo)電炭黑E900效果好，滲濾閾值為10～20％。當(dāng)SBS／CB復(fù)合體系處于滲濾閾值區(qū)域時(shí)，它對(duì)共

3、混溫度和共混時(shí)間兩因素的影響特別敏感。實(shí)驗(yàn)中分別在共混溫度100℃、120℃、140℃、160℃和180℃下研究了CB含量為20％、25％、30％的復(fù)合體系的電阻率一共混溫度，電阻率．共混時(shí)間的關(guān)系，得出適宜混煉溫度為120~C，適宜混煉時(shí)間為6～7min的結(jié)論。熱老化實(shí)驗(yàn)以及自然停放實(shí)驗(yàn)表明該導(dǎo)電體電性能穩(wěn)定。CB含量為20％的復(fù)合材料的體積電阻率為3.24×104Ω·cm，CB添加量為30％的復(fù)合材料的體積電阻率為5.9x10<'3

4、>Ω.cm，并且在SBS／CB的SEM照片上觀測(cè)到導(dǎo)電炭黑在SBS基體中形成類(lèi)似于“海島”狀的分布。制備方法對(duì)電性能也有很大影響，比較了混煉法及溶劑法制備的SBS／CB復(fù)合材料后發(fā)現(xiàn)，體系的導(dǎo)電性能優(yōu)劣依次是磁力攪拌分散溶劑法>超聲分散溶劑法>開(kāi)煉法>密煉法。SBS/LDPE/CB體系的研究表明CB含量一定，SBS/LDPE/CB體系的體積電阻率隨LDPE的增多而降低，并在CB含量小時(shí)顯著地下降。炭黑的加入增加了復(fù)合材料的電性能，同時(shí)也

5、降低了它的力學(xué)性能。SBS/CB的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表明：炭黑濃度增加，復(fù)合材料的最大斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，且炭黑含量低于15％時(shí)力學(xué)性能降低緩慢而后下降急劇。但復(fù)合材料的剛性及硬度提高，彈性模量增大。DSC測(cè)試數(shù)據(jù)表明：炭黑對(duì)SBS聚苯乙烯鏈段的影響大于聚丁二烯鏈段。隨著炭黑濃度增加，復(fù)合材料的低溫玻璃化溫度向低溫方向移動(dòng)了2.4℃，而高溫玻璃化溫度則向高溫方向移動(dòng)了約47℃，且高溫玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域越來(lái)越窄。 為了進(jìn)