(聚丙烯-炭黑)/聚丙烯层状复合材料的结构和电磁屏蔽性能

利用微层共挤出设备,制备了导电层(炭黑(CB)填充聚丙烯(PP)-20%CB)和绝缘层PP叠合的层状复合物,同时制备了PPCB普通共混物。比较了层状材料与普通共混材料在结构形态、电学性能、力学性能和电磁屏蔽性能方面的差异。研究发现,层状材料的导电性和电磁屏蔽性能均优于普通共混样,前者的体积电阻率和屏蔽峰值分别为1.96×103Ω·cm和48 dB,后者相应值分别为12.53×106Ω·cm和28 dB。力学性能测试表明,层状材料的断裂伸长率和拉伸强度(分别为654.52%,26.37 MPa)也优于普通共混材料(188.11%,24.78 MPa)。     

PP和PP/POE交替多层共混物的结构与力学性能

通过微纳层状共挤出技术制备了聚丙烯(PP)和PP/POE交替多层共混物。通过扫描电镜、差示扫描量热分析、动态力学分析以及力学性能测试对比研究了交替多层共混物和PP/POE普通共混物的结构与力学性能的关系。结果表明,与含有相同乙烯-辛烯共聚物(POE)含量的普通共混物相比,交替多层共混物的低温冲击强度(-40℃)、弯曲强度和弯曲模量都得到了明显的提升。由于在交替多层结构中刚性的PP层和韧性的PP/POE层能够相互支撑,使得材料获得了优异的综合性能。     

水泥基纳米石墨复合材料的电磁屏蔽性能

以纳米石墨微片作为导电填料,水泥作为基体,制备高导电性复合材料,研究其电磁屏蔽等性能.探讨纳米石墨微片、含水量、龄期对复合材料的导电性及电磁屏蔽效能的影响.结果表明,质量分数为15%的纳米石墨微片制得的复合材料的性能为最佳,其体积电阻率为22.3Ω·cm,电磁屏蔽效能达到22.60dB(1.5GHz).     

具有超高介电常数的海绵/炭黑-硼酸盐/硅橡胶复合材料

通过浸渍法制备了密胺海绵(MS)/导电炭黑-硼酸盐(CB@B)复合物,并进一步真空灌注硅橡胶(SR)后制备了MS/CB@B/SR复合材料。使用XRD、SEM对复合材料的物相、微观结构进行表征并测试了其导电与介电性能、压敏特性和吸波性能。研究发现,CB@B复合物利用MS模板在复合材料内部构建了三维逾渗网络,其导电逾渗阈值为1.48%(体积分数),CB与B对提高复合材料性能具有显著的协同作用。随着CB浓度提高,复合材料的导电性和介电常数逐步提高,当CB浓度为14 mg/mL时,复合材料的体积电阻率最低可达到6.7×10~4Ω·cm,介电常数在1 kHz时高达1.67×10~4,当样品厚度为3 mm时,在30.97 GHz处出现最低反射率(RL=-33.17 dB),吸波带宽(RL-10 dB)为5.38 GHz。当CB浓度为10 mg/mL时,复合材料的电阻和介电常数还表现出较高的压缩应变灵敏度。     

隔离器负载用微波吸收材料的性能研究

以羰基铁粉、磷化羰基铁粉、硅烷改性羰基铁粉、铁镍合金粉为吸收剂;以环氧树脂为基体制备复合微波吸收材料。对制备的各种复合材料的体电阻率、击穿强度、磁损耗、吸收损耗进行了测试,并进行了对比分析,研究了不同频段下各因素对吸波性能的影响。结果表明,由磷化和硅烷改性羰基铁粉制备的吸收体的电阻率得到较大程度的提高,达到5.62×10~6Ω·cm以上,在高频段(10～18GHz)的吸收损耗为3.7～7.0dB/mm,击穿强度达700V/mm以上,电阻率的提高使吸波体具有良好的高频特性。片状铁镍合金粉和磷化羰基铁粉复合共掺制备的吸收体在低频段(2～7GHz)具有良好的磁损耗能力,吸收损耗为0.9～4.2dB/mm。     

隔离器用羰基铁系微波吸收材料的硅烷偶联剂改性

用硅烷偶联剂(KH-560)对羰基铁粉表面进行改性,以环氧树脂为基体、改性前后的羰基铁粉为吸收剂制备复合微波吸收材料。采用热重、红外光谱等手段对改性后的粉体进行了表征;对试制的羰基铁粉/环氧树脂复合材料的体电阻率、击穿强度、吸收损耗进行了测试,对使用该材料的隔离器性能进行了研究。结果表明,改性羰基铁粉在树脂中分散性较好,颗粒之间的绝缘程度得到提高,改性后制备的吸收体,击穿强度达700V/mm,体电阻率为4.99×108Ω.cm,6~18GHz频率范围内吸收损耗在1.8~7.8dB/mm之间。6~18GHz边导模隔离器负载中使用该材料,器件驻波比≤1.6时,插入损耗≤1.2,隔离度≥11dB,相对带宽为100%。     

具有核壳结构聚氯乙烯-聚苯胺合金材料的制备与性能

以微发泡聚氯乙烯(PVC)为模板,以十二烷基苯磺酸(DBSA)水溶液为掺杂剂和酸性介质,通过原位聚合法成功制备了PVC-聚苯胺(PANI)导电合金,应用元素分析、红外光谱、扫描电镜、四探针电导测试表征了PVC-PANI合金粉体的结构与性能,并论证了掺杂机理。结果表明,PVC-PANI合金具有表面镶嵌包覆、内部局部交联的结构;PANI在复合粉体中的质量分数达到了10.28%,电导率达到80 S/m;以PVC-PANI合金粉体为填料,所得PVC-PANI/PVC共混物材料的导电逾渗阈值在聚苯胺质量分数为2.0%~3.3%时,PVC-PANI/PVC共混物材料的电阻率急剧下降(109Ω·cm→106Ω·cm),实现了PVC的导电功能化。     

新型定向导电橡胶的制备与性能研究

通过对金属丝进行定向排布并采用浇注成型工艺制备了具有定向导电功能的橡胶基复合材料。通过扫描电镜对材料的微观结构进行表征,并测试了材料的密度、硬度、拉伸性能、导电性能和电磁屏蔽性能。结果表明:所制备的定向导电橡胶在平行金属丝排布方向的体积电阻率为0.07Ω·cm,在多频段的电磁屏蔽效能≥80dB,同时其拉伸性能、密度与传统填充型导电橡胶相比具有一定优越性,可作为定向导电衬垫应用于一维电磁屏蔽场合。     

三明治型电磁屏蔽材料的制备与性能

根据Schelkunoff的多层电磁屏蔽理论，分析了双层和3层屏蔽材料的综合屏蔽特征，提出了一种简单有效的三明治型夹层结构材料设计方案，制备出金属箔、涂料两种三明治型层状电磁屏蔽材料，通过理论计算、样品的综合屏蔽性能测试和SEM微观组织观察，讨论了三明治型材料设计方案的正确性与材料的性能。结果表明，三明治型电磁屏蔽材料的屏蔽效能增量（△SE）随电磁波频率的增加而增大，可以实现结构优化；金属箔三明治型电磁屏蔽材料的屏蔽效能增量与理论计算结果相符合；涂料三明治型电磁屏蔽材料的SE值比普通型高，当入射电磁波的频率为1GHz时，三明治型比普通型高18dB。     

PP/煤粉/乙炔黑复合材料抗静电性能研究

采用熔融共混法制备了不同配比的PP/煤粉/乙炔黑复合材料,并对复合材料的抗静电性能和力学性能进行了研究。结果表明:煤粉/乙炔黑配合体能提高复合材料的抗静电性能和冲击强度。在其质量分数为20%时表面和体积电阻率达到最低,分别为2.71×10~6Ω和2.28×10~7Ω/cm。主要原因是导电粒子煤粉/乙炔黑在PP基体中形成导电通道。当配合体含量为5%时,复合材料冲击强度最大,即22.48kJ/m~2。     

镀Ag玻璃微珠-膨胀石墨/聚氯乙烯导电复合材料的制备与表征

采用一种无Pd无SnCl₂化学镀Ag新工艺对空心玻璃微珠（HGB）表面进行化学镀Ag,然后通过熔融共混方法制备镀Ag玻璃微珠（Ag-GB）-膨胀石墨（EG）/聚氯乙烯（PVC）复合材料。借助SEM、EDS和XRD测试手段对Ag-GB镀层的表面形貌与结构进行了表征,研究了Ag-GB和EG作为复合填料对Ag-GB-EG/PVC复合材料导电和力学性能的影响。结果表明:预处理的HGB的表面更易于Ag层的沉积,镀覆的镀层更为均匀、致密;Ag-GB表面的Ag层质量分数为81.15%;固定Ag-GB的质量分数为15%,随着EG质量分数的增加,Ag-GB（15%）-EG/PVC复合材料的体积电阻率呈非线性降低趋势,当EG的质量分数达到逾渗阈值12%时,Ag-GB（15%）-EG/PVC复合材料的体积电阻率为2.18×103 Ω·cm,满足抗静电PVC材料的应用要求。添加质量分数为12%的EG,Ag-GB（15%）-EG/PVC复合材料的体积电阻率与单独填充质量分数为50%的Ag-GB时Ag-GB/PVC复合材料的体积电阻率相当,此时其拉伸强度达到最大值。      

镀镍碳纤维-碳纤维-玻璃纤维/乙烯基酯树脂导电复合材料的设计制备及其电磁性能

本研究旨在设计制备兼具电和磁功能的新型导电复合材料。采用具有良好导电性的短切碳纤维（CF）与兼具磁性和导电性的短切镀镍碳纤维（Ni-CF）作为功能体,以短切玻璃纤维（GF）作为填料,以乙烯基酯树脂（VER）作为基体,设计制备电磁性能可调控的导电复合材料。分别研究了CF含量对CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响、Ni-CF长度对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响,重点研究了Ni-CF含量对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率和磁导率的影响,并初步探索了导电复合材料的电磁屏蔽性能。结果表明：（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率在0.35~36.48 Ω·cm范围内可调,磁导率在0.2~0.7内可调。CF和Ni-CF的含量和长度都会对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料电磁性能产生较大影响。制备的（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料有望应用于电磁屏蔽领域。     

无机填料对PVC/CPE/CB复合材料导电性能的影响

研究了具有不同粒子形态的无机填料(球形的纳米二氧化硅、片状的滑石粉和纤维状的玻璃纤维),以及不同粒径的碳酸钙(纳米碳酸钙、超细碳酸钙)对聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/导电炭黑(CB)复合材料导电性能的影响。电性能测试和扫描电镜形态结构分析结果表明,添加纤维状填料比球形和片状填料更有利于复合材料导电性能的保持;粒径较小的纳米碳酸钙对复合材料的导电性能影响较小。当炭黑含量为12phr时,添加15phr纳米碳酸钙后复合材料的电阻率仅为6.04×106Ω.cm。     

炭基体的结构对C/C复合材料导电性能的影响

采用CVI+PIC工艺制备以2D碳纤维预制体为增强体、由不同炭基体结构组成的C/C复合材料,随后在不同温度对其进行热处理得到不同石墨化度的炭基体结构,研究了PyC/ReC比值和石墨化度对材料电阻率的影响。结果表明,随着PyC/ReC比的提高低密度C/C复合材料的电阻率在27.3×10^-6~28.0×10^-6 Ω·m间基本不变,因为石墨微晶的尺寸和结构完整性的增大与材料孔隙率的提高对电阻的影响相反。随着PyC/ReC比的提高,高密度C/C复合材料的电阻率从24.9×10^-6 Ω·m降低到20.5 ×10^-6 Ω·m。其可能的原因是,材料内部的孔隙较少,孔隙率的轻微提高使阻碍载流子在导电网络中的有效传递的作用显著下降。随着热处理温度从1800℃提高到2500℃,C/C复合材料的石墨化度明显提高,电阻率明显降低,其主要原因是载流子浓度的提高和晶界散射的减弱。     

纳米Ag链的制备及其在聚氨酯基柔性导电复合材料中的应用

针对柔性聚合物基导电复合材料的导电性差和柔性差这2个关键问题,分别从导电填料的柔性化及降低填料含量2方面着手,以脱氧核糖核酸（DNA）大分子链作为模板,制备了大小均一、链状排列的柔性纳米Ag链及纳米Ag链填充的聚氨酯基柔性导电复合材料。利用SEM对纳米Ag链/Ag包Cu粉/聚氨酯导电复合材料的界面结构进行了表征,探讨了纳米Ag链/Ag包Cu粉/聚氨酯导电复合材料导电性及柔性的机制。研究发现:保持导电填料总质量分数为76%、纳米Ag链的质量分数为4%时,纳米Ag链/Ag包Cu粉/聚氨酯导电复合材料的电阻率及形变前后的电阻变化比值达到最佳值,分别为2.13×10-4 Ω·cm和3.6;当以纳米Ag链为单一填料时,制得的纳米Ag链/聚氨酯导电复合材料具有优异的柔性;泡沫法制备的纳米Ag链/聚氨酯导电复合材料可以在低填料质量分数时达到更高的导电性,当纳米Ag链质量分数为60%时,方阻为56 Ω/sq,低于共混法制备的填料质量分数为65%时的纳米Ag链/聚氨酯导电复合材料（98 Ω/sq）。      

抗静电PET/ATO纤维的制备及材料的性能

采用原位聚合的方法制备了抗静电涤纶(PET)/锑掺杂二氧化锡(ATO)纳米复合材料。结果显示,ATO在PET中分散良好,团聚体尺寸小于200 nm;加入ATO没有影响PET的流动曲线类型,随着ATO含量的增加,在相同的剪切频率下,熔体黏度均呈先增加后减小的趋势;加入ATO提高了材料的热性能,利于熔融纺丝。采用熔融纺丝法制备了抗静电纳米复合纤维。ATO含量为1.0%(质量分数,下同)时纤维的比电阻由2.7×1013Ω.cm下降到4.9×108Ω.cm。抗静电纤维的渗滤阈值为1.05%,低于传统抗静电填料。     

镀铜CF/ABS树脂复合材料的导电性能

通过在中间相沥青基炭纤维表面化学镀铜以提高纤维导电性能,并以热压法制备了短切镀铜炭纤维(Cu-CF)增强ABS树脂导电复合材料。采用SEM、EDS、XRD等表征方法研究了Cu-CF的镀层厚度、Cu-CF界面结构,以及镀铜厚度和Cu-CF的含量对复合材料导电性能的影响。研究表明,化学镀铜是铜晶粒不断长大与晶体结构更加致密的过程。Cu-CF的界面粘结受镀层厚度的影响,随着镀层厚度的增加,镀层与纤维之间出现间隙。Cu-CF的电阻率随镀层厚度的增加急剧降低,当镀层厚度增大至695nm后电阻率趋于稳定。采用镀层厚度为632nm的Cu-CF为增强相,当其体积含量为20%时,Cu-CF/ABS复合材料的电阻率为5.87×10-4Ω·cm,在导电功能材料领域具有很好的应用前景。     

镍基Ni-Ag复合纳米粒子直流电弧等离子体法制备及其烧结电学性能

采用直流电弧等离子体法,在氢/氩气氛下蒸发高Ni含量的Ni-Ag块体靶材,获得以Ni为主相的复合纳米粉体产物,Ni和Ag元素之间形成各自固溶体相,其中Ni含量为70.54%(质量分数),纳米粒子产物平均尺寸在30~70 nm范围。将纳米粉体压制成片,其室温电学性能测试结果表明:25 MPa压力下的样品电阻率为5.36×10^-5Ω·cm。利用纳米粉体作为导电组分,配制成液态导电墨水,在聚酰亚胺薄膜基体上绘制导电线路,在Ar气氛下完成烧结处理。烧结样品电学性能测试结果表明:在300℃以上温度,烧结体结构致密,导电性能良好。随温度提高,烧结样品的电阻率逐渐下降,450℃时烧结体的电阻率达1.83×10^-3Ω·cm,明显优于纯Ni纳米粉体墨水的烧结体电阻率。     

多元碳纳米材料协同改性玻璃微珠/环氧树脂复合材料

采用静电自组装法制备了还原氧化石墨烯表面修饰中空玻璃微珠（rGO@HGB）,与导电炭黑（CB）、石墨烯纳米片（GNPs）一起与环氧树脂（EP）共混,制备了CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料,并系统研究了复合材料的微观结构、导电性能和介电性能。结果表明,rGO@HGB的加入能够显著提高rGO@HGB/EP复合材料的导电性能和介电常数,进一步引入CB和GNPs后,形成了被rGO@HGB隔离的导电逾渗网络,rGO、CB和GNPs三者对提高CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料性能具有协同作用。在CB与GNPs的总含量固定为0.2vol%,且二者的体积比为10:1时,CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料的导电与介电性能最优,对应的体积电阻率为1.88×104 Ωcm,在1 kHz下的介电常数高达454.5,分别比CB-rGO@HGB/EP和GNPs-rGO@HGB/EP复合材料提高了11.3%和10.7%,而其介电损耗仅为0.065。      

Development of high performance EMI shielding material from EVA,NBR, and their blends: effect of carbon black structure

The conductive composites were prepared using two different types of conductive black (Conductex and Printex XE2) filled in matrices like EVA and NBR and their different blends. The electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI SE) of all composites was measured in the X band frequency range 8–12 GHz. Both conductivity and EMI SE increase with filler loading. However, Printex black shows higher conductivity and better EMI SE at the same loading compared to Conductex black, and this can be used as a material having high EMI shielding effectiveness value. The conductivity of different blends with same filler loading generally found to increase slightly with the increase in NBR concentration. However, EMI SE has some dependency on blend composition. EMI SE increases linearly with thickness of the sample. EMI SE versus conductivity yields two master curves for two different fillers. EMI SE depends on formation of closed packed conductive network in insulating matrix, and Printex black is better than Conductex black in this respect. Some of the composites show appreciably high EMI SE (>45 dB).