复合纳米改性导电聚丙烯塑料

复合纳米改性导电聚丙烯塑料 在聚合物中添加各种无机导电填料制备复合型导电聚合物，可以赋予复合材料持久稳定的导电性，电阻率可在较大范围内调节，成型加工容易，目前已被广泛应用于电子、能源、化工、宇航等领域。其导电机理是炭黑填料在聚合物体系中形成导电网络。炭黑(CB)是最常用的导电填料，原料易得、质轻，其体积电阻率约为0.1cm，聚合物/炭黑复合型导电材料可以实现多种功能，成本低，具有永久导电性，根据填充量不同，可以灵活调节复合材料的电阻率。但由于炭黑粒径在纳米尺度，团聚问题较为突出，要形成导电网络所需要的添加量大，对材料的力学性能有非常大的削弱作用，因此要得到电性能均一、稳定，且材料机械性能受损小的导电聚合物，关键在于导电填料的选择和分散加工方式的运用。 中国科学院固体物理研究所利用多年来在纳米改性高分子材料方面的应用研究积累，运用纳微米改性和分相技术研制的导电纳米复合聚丙烯材料，能够使导电炭黑在聚合物基体中形成密集的导电网络，注塑产品的体积电阻率可达102-109*cm，且能根据不同的导电性需求有较大的调节余地，它的制成品的电阻值可在102-109之间的宽广范围内变化，力学性能与目前市场同类产品相当，导电性持久、稳定，耐加工性能好，价格较为低廉，是理想的抗静电材料。但是它的导电是以炭黑为主，制成品是黑色的，影响其应用范围的扩大。导电纳米复合聚丙烯塑料的主要用途是： 主要用途(1)在电子、电器领域中作集成电路、晶片、传感器护套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、IC及LCD托盘、IC封装、晶片载体、薄膜袋等。(2)防爆产品的外壳及结构件，如：煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品的外壳及结构件。(3)中、高压电缆中使用的半导电屏蔽料。(4)电讯、电脑，自动化系统、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品EMI屏蔽外壳。CB-PPTestResultSampleID拉伸强度(MPa)拉伸模量(MPa)断裂伸长率(%)抗弯强度(MPa)抗弯模量(MPa)缺口冲击强度(J/cm2)C132.541491.316.0442.951874.21.77C230.531697.417.9744.252130.52.06注塑样条体积电阻率：C1体积电阻率为16.83cm， C2体积电阻率为38.05cm。PPCB1 PPCB2通过断口的SEM照片观察可以看到，碳黑颗粒在PP基体中的分散状况为小颗粒链状分布，颗粒间间距缩短，导电网络形成。废旧聚丙烯塑料的改性再利用近年来，由于国际市场石油价格的大幅上涨，塑料树脂的价格也大幅上涨，同时由于市场竞争激烈。厂家都在性能满足要求的前提下想方设法降低产品的成本，这使得废旧塑料回收料的利用备受青睐。我们利用多年来在纳米改性高分子材料方面的应用研究积累，可以针对具体产品的性能要求，运用纳微米复合改性聚丙烯回收料，使聚丙烯回收料的力学性能得到提高，获得满足性能要求的材料；同时，变废为宝，实现了回收料的再利用，既节省了宝贵的资源，又降低了成本，减轻了对环境的污染，这对于地方和国民经济建设具有很大的经济效益和社会效益。以汽车保险杠和内饰板两种产品为例，利用回收料PP(40005000元/吨)，经过我们的改性，性能可以达到目前保险杠料 (11000元/吨) 和黑内饰料的性能指标，成本却低很多。SampleID拉伸强度(MPa)拉伸模量(MPa)断裂伸长率(%)抗弯强度(MPa)抗弯模量(MPa)缺口冲击强度(J/cm2)保险杠料(11000元/吨)17.08950.044.7825.851258.10.8299回收料PP(5000元/吨)17.36785.610.1823.751065.30.338H120.39834.9108.724.631022.20.814H219.02733.9100.622.60923.91.016黑内饰bl19.961129.948.3727.701258.10.63NeiM20.271055.152.3627.681169.61.008动力型铅酸蓄电池胶体电解液的研究我们研制成功的铅酸蓄电池胶体电解液的应用对象是动力型电池，放电深度为电池额定容量的100%。该胶体电解液具有如下特点：1. 适用性广，电池的容量衰减率低。经过有关企业三年的生产检验，以6-DZM-10Ah规格的电池为例，灌注本胶体电解液后，电池性能可以达到在5安培放电条件下，放电时间为140分钟以上，放电次数超过100次以后，放电时间还可以保持在130分钟以上。2. 价格便宜，生产成本低与1500元/吨。3. 存放时间长，配好的胶体，在15天内，仍然可以灌注，并且保证电池的容量不变。4. 还可以应用于光伏系统的储能铅酸蓄电池，具有防止酸液分层，提高电池过放电后，容量恢复能力，抑制电池极板盐化的特性。耐高温纳米陶瓷绝缘涂层在高温、强辐射、强腐蚀等恶劣环境下，以高分子材料为绝缘膜的常规导线和电机已无法正常工作，而现代高层建筑防火、军工、化工等领域又急需解决具有耐高温性能的电机问题。目前解决的办法是利用无机绝缘材料替代有机高分子绝缘材料才能使所要制备的绝缘涂层应用在诸如此类的一些特殊场合。我们研发的纳米陶瓷绝缘涂层具有耐高温、耐腐蚀、绝缘强度高、抗磨损、抗辐射等优点，可以作为金属板面、导线的绝缘涂层应用在一系列特殊场合，在民用、军工等领域有着重要的应用前景。本项目主要技术指标w 击穿电压：高于1400VAC（室温）；高于700VAC(400)w 介电强度：33kV/mmw 附着力：大于1级w 曲率半径与导线直径之比：20本项目已申报发明专利三项w 致密陶瓷绝缘涂层及制备方法 专利号：200410041747.8w 氧化铝绝缘涂层及其制备方法 申请号：200510040770.X 纳米复合低熔点玻璃绝缘涂层的制备方法 申请号：200510041144.2空心微珠增强母粒介绍 中科院固体所纳米中心多年来从事纳米材料改性高分子材料的应用研究工作，通过对超细微珠表面采用自行研发的改性处理剂和复合工艺、方法，使空心微珠能均匀分散在聚合物基体中，微珠与基体具有良好的界面结合，从而可以获得在综合性能高的超细空心微珠/聚合物复合材料。利用粉煤灰中的超细空心微珠改性聚合物，一方面发挥空心微珠的特性，使聚合物的力学性能、耐磨性、隔热、绝缘性能等得到大幅提高，获得高性能聚合物新材料；另一方面，通过大填充量的空心微珠来降低成本，变废为宝，既节省了宝贵的资源，又减轻了对环境的污染，具有很大的经济效益和社会效益。 以聚丙烯为例，我们通过对超细空心微珠的表面改性处理，采用传统熔融共混工艺，已经能使空心微珠均匀地分散到聚丙烯基体中，场发射扫描电镜照片显示，空心微珠与聚丙烯基体界面结合较好，空心微珠周围没有空洞、缺陷存在。 改性空心微珠填充PP的FESEM照片 改性空心微珠填充PP的局部FESEM照片 力学性能上表现为缺口冲击强度提高80100，拉伸强度基本保持不变或只有很小幅度的下降，拉伸模量、抗弯模量提高50以上，抗弯强度也有提高。由于超细空心微珠属于无机物，耐磨性能要优于聚丙烯，此外，它对紫外线具有反射作用，能提复合材料的抗紫性能。样 品拉伸强度(MPa)拉伸模量(MPa)抗弯强度(MPa)抗弯模量(MPa)缺口冲击强度(J/m2)PP36.5961611.921.39879.135.98PP-超细空心微珠137.3641851.5222.59494.97810.62PP-超细空心微珠235.8962524.9623.116105.60410.31 采用此种改性超细空心微珠制成的适合于聚丙烯或聚乙烯的母粒，通过共混添加可使聚丙烯或聚乙烯制品的力学性能、耐磨性、隔热性能等得到大幅提高，同时降低成本材料。适合于要求材料有高的刚性、韧性的注塑制品行业。遗憾的是，该超细空心微珠的添加，会使制品呈均匀的灰色，不能满足白色产品的要求。通过配方调整，进一步提高抗紫性能，也可以用于黑色地膜。各种真空和超高真空技术与设备固体物理研究所长期从事同材料科学与技术研究所用的各种真空技术研究，取得和积累了丰富的经验与技术。目前可供转让或提供服务的技术包括：1） 超高真空离子溅射镀膜设备与技术采用固体物理研究所自行开发的大面积超高真空兼容的溅射靶技术（已申请国家发明专利）开发的超高真空离子溅射镀膜设备可以用于机械、电子、妆饰等领域。该设备的极限真空压强小于5 X 108 Pa。由于特殊的真空设计，该设备特别适用于对材料纯结构和度要求高的场合，例如，刀具和模具的超硬涂层，电子和光电子器件所需的各种特殊薄膜。我们可以根据用户的具体要求量身定做。2） 高束流强度Hall离子源Hall离子源是一种具有非常高离子束流强度的低能离子源，离子束流强度可以达到0.2 0.5 mA/cm2。离子能量分布大致为50 150 eV。该种离子源广泛地用于各种离子束辅助薄膜淀积技术，例如各种光学薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜、及其特种功能薄膜的电子束蒸发淀积。由于我们的特殊磁场分布设计和控制电源设计，使得该离子源可以工作于超高真空环境，具有非常高的离子束流强度。3） 超低能量离子源采用特殊设计的该种离子源可以获得特别低能量（ 10 eV）的离子和化学活性的原子束流，可以用来制备各种外延单晶薄膜和离子束辅助薄膜淀积。该设备广泛地用于各种科研和研发机构。4） 超高真空电子束蒸发镀膜机固体物理研究所根据自己科研经验，研制出背底真空度小于2 X 1010 Pa 的超高真空镀膜机，由于采用了特殊设计的电子枪设计，保证了超高