聚碳酸酯復(fù)合材料電學(xué)和力學(xué)性能的研究.pdf

1、長期以來聚碳酸酯(PC)主要是用在高透明性以及高沖擊強(qiáng)度的領(lǐng)域。在汽車制造業(yè)中，聚碳酸酯的市場前景很可觀，它可以用于汽車前照燈、側(cè)燈、尾燈、鏡面、車窗玻璃、內(nèi)外飾飾件、儀表盤等等。國外高級轎車的保險杠使用PC/ABS合金制成的。聚碳酸酯在電子電器行業(yè)的應(yīng)用也很值得重視，低壓電柜的接線座、各種絕緣插座、儀表外殼和辦公室自動化設(shè)備的部件都可以用聚碳酸酯成型，含有炭黑的導(dǎo)電和阻燃聚碳酸酯可用于制造配電部件等。所以研究以PC為基體的填充型復(fù)合材

2、料的電學(xué)（體積電導(dǎo)率）和力學(xué)性能（拉伸強(qiáng)度、拉伸模量和缺口沖擊強(qiáng)度）就顯得尤為重要。
　　 本論文選用炭黑(CB)、不銹鋼纖維(SSF)和多壁碳納米管(MWNTs)作為導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電填料，通過三種導(dǎo)電填料單一加入或者其中兩種復(fù)配加入基體中，比較它們形成的復(fù)合材料體積電導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入導(dǎo)電填料形成的復(fù)合材料體積電導(dǎo)率達(dá)到一個比較理想的數(shù)值時，其力學(xué)性能特別是缺口沖擊強(qiáng)度會下降很大，這不利于工業(yè)使用，所以要對上述導(dǎo)電復(fù)

3、合材料進(jìn)行增韌改性。選取甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)作為增韌改性劑來提高導(dǎo)電復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度。研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 1、用熔融共混的方法制備了PC/CB和PC/SSF復(fù)合材料，對其體積電導(dǎo)率和拉伸性能進(jìn)行了研究對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在基體PC中單一加入SSF之后，隨著填料含量增加，復(fù)合材料的體積電導(dǎo)率不斷上升。在SSF含量為10wt％時出現(xiàn)了平臺，再增加其含量復(fù)合材料電導(dǎo)率不會隨著SSF含量增加

4、而升高了。在基體PC中單一加入CB之后，隨著CB填充量的增加，復(fù)合材料電導(dǎo)率開始變化不明顯，達(dá)到一定含量之后電導(dǎo)率出現(xiàn)突增，也就是滲濾轉(zhuǎn)變。當(dāng)CB的體積含量達(dá)到25wt％時，所制得的復(fù)合材料電導(dǎo)率在10-1S/m，這完全符合工業(yè)上對導(dǎo)電性能的要求，但是CB添加量太大使導(dǎo)電復(fù)合材料的力學(xué)性能變差。所以本論文選用上述兩種導(dǎo)電填料復(fù)配，通過協(xié)同導(dǎo)電效應(yīng)制備符合要求的導(dǎo)電復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，固定CB含量分別為12wt％和15wt％，隨著SS

5、F含量的不斷增加，CB/SSF/PC導(dǎo)電性能不斷提高。但是CB和SSF兩種填料的協(xié)同導(dǎo)電效果不明顯。當(dāng)SSF含量為10wt％時，15wt％CB/SSF/PC復(fù)合材料體積電導(dǎo)率為1.67×10-3 S/m，并沒有20wt％CB/PC的電導(dǎo)率高。
　　 2、用熔融共混的方法制備了CNTs/PC和CB/CNTs/PC復(fù)合材料，并且比較了SSF/PC、CB/SSF/PC、CNTs/PC和CB/CNTs/PC四種體系復(fù)合材料的電導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)

6、發(fā)現(xiàn)，單一加入SSF和CNTs的情況下，SSF/PC的體積電導(dǎo)率要優(yōu)于CNTs/PC;而當(dāng)它們分別都與CB復(fù)配形成三相復(fù)合材料時，CB/CNTs/PC的體積電導(dǎo)率要優(yōu)于CB/SSF/PC。這與三種導(dǎo)電填料的形狀和在基體中的分散情況有關(guān)。
　　 3、固定CB含量為15wt％，在CB/PC中加入增韌劑MBS，研究MBS/CB/PC三相復(fù)合材料隨著MBS含量變化對其體積電導(dǎo)率和缺口沖擊強(qiáng)度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，固定CB含量為15wt％

7、，隨著MBS含量的增加，MBS/CB/PC三相復(fù)合材料在MBS含量為10wt％時缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，同時在這一含量PC/CB/MBS的體積電導(dǎo)率也達(dá)到了一個峰值。說明當(dāng)體系中MBS為10wt％是最佳的增韌劑含量。
　　 固定MBS含量為10wt％，隨著CB含量的增加，MBS/CB/PC三相復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度下降，但是所有CB含量下的數(shù)值都比未加增韌劑的CB/PC兩相復(fù)合材料要高很多，說明加入增韌劑確實(shí)改善了導(dǎo)電復(fù)合材料的