预制炭黑尼龙6纤维网络在导电高分子复合材料中的逾渗行为周明博

预制炭黑尼龙预制炭黑尼龙6 6纤维网络在导电高分子复合材料中的逾渗行纤维网络在导电高分子复合材料中的逾渗行 为周明博为周明博 高分子材料科学与工程Polymer Materials Science b the electricalconductivitiesasafunctionof PA6contentforCB PA6 HDPE posites theCBvolumefractionisfixedat4 为了探讨CB和PA6含量分 别对CB PA6 HDPE复合材料导电性能的影响 分别研究了复合材料的 电导率随CB和PA6含量的变化关系 Fig 4 a 为CB PA6 HDPE导电复合材料的体积电导率和CB含量之间的 关系 从图中可以看出 随着CB含量的增加 CB PA6 HDPE复合材料的电导 率逐渐升高 尤其是当CB的体积分数介于1 和2 之间时 复合材料 的电导率呈现出约10个数量级的突增 随着CB含量的进一步提高 复合材料电导率的增加则十分缓慢 该现象符合逾渗行为的规律 同时 通过经典逾渗理论对该曲线进行拟合 可以得出CB颗粒在CB PA6 HDPE复合材料中的逾渗值为2 5 这远低于传统CB HDPE复合材 料的逾渗值 8 5 5 本文所制得的CB PA6 HDPE复合材料具有相对低的逾渗值 这是由于 CB PA6导电纤维在复合材料制备过程中起到了预制导电网络的作用 在与HDPE热压复合后 最终得到的CB PA6 HDPE复合材料保留了良 好的CB PA6纤维网络结构的导电通路 从而有利于复合材料电性能 的提高 通常 当导电填料含量过高时 CPC的力学性能会显著降低 这在一 定程度上限制CPC的实际应用 因此 具有较低逾渗值的CPC更有应 用价值 在以往的工作中 笔者将CB分散液浸渍涂覆在PA6静电纺丝纤维膜上 制备了CB PA6导电纤维膜 随后将多层HDPE热压膜与CB PA6导电 纤维膜交叉叠加后进行热压 然后将得到的复合热压膜进行破碎 最后再次通过热压成型得到CB PA6 HDPE复合材料 该CB PA6 HDPE 导电高分子复合材料中的逾渗值为4 3 14 同样低于传统CB HDPE 复合材料的逾渗值 8 5 5 而本文中所得到的CB颗粒在CB PA6 HDPE复合材料中的逾渗值 2 5 进一步显著降低 这可能是HDPE粉末的使用有利于保护CB PA6导电纤维的微结构 CB 颗粒与PA6纤维之间的附着状态在热压过程中并没有显著破坏 这使 体系中预制CB PA6纤维网络结构的导电通路比较完善 从而进一步 降低了CB PA6 HDPE复合材料的逾渗值 此外 CB PA6 HDPE导电高分子复合材料的导电网络因子 t 值为1 7 74 该t值介于1 3与2 0之间 可以推测该复合材料中形成的是比较 复杂的导电网络结构 高分子材料科学与工程POLYMER MATERIALSSCIENCE2 Catarc Tianjin Automotive EngineeringResearch InstituteCo Ltd Tianjin300300 China 3 College ofCivil Engineeringand Architecture Shangqiu NormalUniversity Shangqiu476000 China 4 School ofMaterialsScienceand Engineering National EngineeringResearch Centerfor AdvancedPolymer ProcessingTechnology Zhengzhou University Zhengzhou450002 China ABSTRACT A seriesofcarbon black CB polyamide6 PA6 conductive nanofibermats withdifferent CBconcentrations werefabricatedbyanchoring CB particles ontoelectrospunPA6nanofibers throughpowerful ultrasonication The nanofibermats werethen embeddedintothehigh densitypolyethylene HDPE powder matrixto prepareCB PA6 HDPE conductivepolymer posites CPC by hotpress molding Scanning electronmicroscope SEM images revealthat theCBparticlesare stronglyattached tothe surfaceof PA6nanofibers homogeneously and theCB PA6conductive fibersmats constructedcontinuous conductiveworks inthe HDPEmatrix It can be seenfrom thepercolation curvesthat thepercolation thresholdvalue ofCB PA6 HDPE positesis2 5 which ismuch lowerthan thatof theconventional CB HDPE 8 5 CPC It isnoteworthy thatan interestingpercolation behaviorofPA6fibers contentcanbeobserved inCB PA6 HDPE posites which isascribed tothe specialpre fabricated