填充型導電高分子材料加工及其性能研究

【摘 要】隨著科學技術的不斷發展，人們對填充型導電高分子材料的研究在也不斷的深入，填充型導電高分子材料被應用的范圍越來越廣。基于此，本文通過填充型導電高分子材料加工工藝進行分析，論述了注塑機螺旋桿的轉速、注塑壓力和保壓壓力對填充型導電高分子材料導電性能的影響。

【關鍵詞】填充型;導電高分子材料加工;材料性能

【中圖分類號】TB324 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）21-0-01

前言

隨著社會經濟的不斷發展，傳統的導電材料已經不能滿足人們的需求，因此，人們對于填充型導電高分子材料的研究非常重視。正常情況下，填充介質的形態、種類和數量會直接影響復合材料的導電能力。在現實生活中，高分子材料通常被認為是最佳的絕緣體，隨著對高分子材料研究的不斷深入，導電型高分子材料也被人們發現，隨之快速的發展起來，被人們所熟知。

一、填充型導電高分子材料的加工工藝

填充型導電高分子材料的加工工藝共分為三個部分，一是混合工藝;二是成型工藝;三是后加工工藝。第一，混合工藝的作用主要是最大程度上將高分子材料混合均勻。主要包括以下幾個流程，高速攪拌機混合—捏煉機混合—開煉機塑煉或塑化—密煉機塑煉或塑化—螺桿基礎機塑煉或塑化。這個過程使高分子材料能夠攪拌均勻，然后利用螺桿擠出機將高分子材料制造成粒狀。第二，成型工藝是利用各種各樣的成型加工方法將高分子材料的熔體制備成具有一定尺寸的材料。成型加工方法有很多，分別為真空、擠出、注塑、壓延、吹塑、熔融抽絲等成型法。它的主要流程為反應注射—模壓—傳遞模塑—層壓—澆注—發泡等。第三，后加工工藝主要是對成型之后填充型導電高分子材料進行修飾、后處理等。其主要處理方法有三種，分別為機械加工、人工修飾、后處理等。機械加工主要有車削、銑削、鉆削、鋸削、沖切等;人工修飾主要有銼削、磨削、拋光、涂飾、印刷等，大多數成型機為直線往復螺桿類型，注塑成型包括兩個過程，第一個過程為固體運輸、熔體形成、混合與增壓流動等步驟，第二個過程為模腔內的成型過程。流道系統的功能是將熱熔提引入模腔，流道管道長度應該保持最短，從而減少熔體在流道內的熱量損失，便于充型。在填充型導電復合材料制備中，熔體溫度直接影響復合材料試樣的電導率，當熔體溫度較低時，會降低復合材料的電導率，所以流道的設計非常重要。后處理主要是對填充型導電高分子材料進行裝配合表面處理。

二、填充型導電高分子材料的加工工藝對其導電性能的影響

1.注塑機螺旋桿的轉速對填充型導電高分子材料導電性能的影響

在填充型導電高分子材料成型過程中，當注塑機中的螺旋桿的轉速不斷增加時，填充型導電高分子材料的電阻率的變化趨勢是先變小后變大。因此，注塑機螺旋桿的轉速對填充型導電高分子材料的導電性能影響是非常大的。在加工填充型導電高分子材料時，發現當注塑機中的螺旋桿的轉速到達50～130r/min范圍時，填充型導電高分子材料的電阻率在這一時間段中，會呈現整體下降趨勢;當轉速達到105r/min時，填充型導電高分子材料的電阻率比50～130r/min時間段的電阻率略高一些;當轉速大于140r/min時，填充型導電高分子材料的電阻率會大幅度上升，也就是填充型導電高分子材料的導電性能變得越來越差。當螺桿的轉速為140r/min時，此時填充型導電高分子材料的電阻率是最小的，大約在11.46Ω·mm左右，即在成型過程中，控制注塑機螺桿的轉速在140r/min，填充型導電高分子材料的導電性能是最好的，因此，注塑機螺旋桿的轉速對填充型導電高分子材料導電性能的影響是非常大的。

2.注塑壓力對填充型導電高分子材料導電性能的影響

在填充型導電高分子材料成型過程中，注塑壓力對填充型導電高分子材料的導電性能的影響也是非常大的。在加工填充型導電高分子材料時，發現當注塑壓力小于80MPa時，填充型導電高分子材料的電阻率會隨著注塑壓力的逐漸增加而降低。這時填充型導電高分子材料的導電性能會慢慢的變好;當注塑壓力在80MPa以上時，隨著注塑壓力的慢慢增加，填充型導電高分子材料的電阻率會逐漸上升，這時填充型導電高分子材料的導電性能會慢慢的變差。事后對這種現象進行分析，總結出兩方面原因。其一是當壓力小于80MPa時，在增加注塑壓力的時候，填充型導電高分子材料的纖維長度會逐漸的減小，分散性變得越來越好，使得填充型導電高分子材料的導電性能變好;其二是當壓力大于80MPa時，在逐漸增加注塑壓力的過程中，填充型導電高分子材料內部熔體的流速會逐漸升高。同時內部的剪切力會逐漸變大，使纖維的流動方向與熔體的流動方向保持了一致，這樣會不利于填充型導電高分子材料內部電網的形成，導致導電性能變差。

3.保壓壓力對填充型導電高分子材料導電性能的影響

在填充型導電高分子材料成型過程中，保壓壓力對填充型導電高分子材料的導電性能的影響也是非常大的。在加工填充型導電高分子材料時，發現當將保壓壓力降至64MPa以下時，隨著保壓壓力的增加，填充型導電高分子材料的電阻率會逐漸的變小。當保壓壓力大于或等于64MPa時，填充型導電高分子材料的電阻率不會隨著保壓壓力的變化而變化。事后對這種現象進行分析，得出的結果為，在填充型導電高分子材料加工時，保壓壓力對剛剛成型的材料有著補縮的作用。假如向填充型導電高分子材料中加入同等的石墨粉和NiCF，然后在逐漸增加保壓壓力，這時會發現石墨粉和NiCF的數量會增加。這種情況下，大大增加了填充型導電高分子材料內部的纖維與活性物質的接觸面，使導電性能變得越來越好。

三、結論

綜上所述，填充型導電高分子材料的加工工藝比較復雜，它對材料的導電性能影響比較大。經過上文分析可得，注塑機中的螺旋桿的轉速在不同的區間對填充型導電高分子材料的導電性能影響不同;注塑壓力以80MPa為臨界值，小于80MPa時，導電性能好;大于80MPa時，導電性能差;保壓壓力以64MPa時，導電性能最好。因此，深入研究填充型導電高分子材料的加工工藝及性能意義重大。

參考文獻

[1]成永峰.填充型導電高分子材料加工及其性能研究[D].河南工業大學，2012.

[2]劉遠瑞.填充型導電復合材料的研究[D].浙江大學，2005.

作者簡介：李一文（1982.3-），男，漢，本科/工程碩士，籍貫：甘肅天水，研究方向：高分子材料和化學工藝。