微孔發(fā)泡PP/PET/CNTs復(fù)合材料的制備及其電磁屏蔽效能研究

宋仁達(dá)，武高健，陳俊翔，張有忱，楊衛(wèi)民，謝鵬程

（北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京 100029）

0 前言

與金屬電磁屏蔽材料相比，導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料（CPCs）憑借其質(zhì)輕、易加工、柔韌性好、耐腐蝕、屏蔽性能好等特點(diǎn)，已成為現(xiàn)階段最具應(yīng)用前景的電磁屏蔽材料。在不同使用場(chǎng)合，CPCs的EMI SE要求不同，但從商業(yè)產(chǎn)品角度考慮，電導(dǎo)率至少要達(dá)到1 S/m，EMI SE至少要達(dá)到20 dB［1］來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)入射電磁波99%的衰減。

近年來(lái)，為滿足輕量化需求，研究者們開(kāi)展了大量關(guān)于碳材料（炭黑［2］、石墨烯［3］、碳纖維［4?5］、碳納米管［6?7］）作為導(dǎo)電填料的研究。憑借質(zhì)輕、耐腐蝕、導(dǎo)電性高、易加工等優(yōu)點(diǎn)，碳填料正逐漸取代金屬填料。現(xiàn)有CPCs制備技術(shù)主要分為氣凝膠法［8］、化學(xué)氣相沉積法［9］、機(jī)械法［10］。然而，氣凝膠法的單次產(chǎn)量小，限制了其發(fā)展前景；化學(xué)氣相沉積法需要用到有機(jī)、易燃?xì)怏w，生產(chǎn)的安全性和環(huán)保性難以得到保障。相比較而言，機(jī)械法采用了超長(zhǎng)徑比擠出機(jī)和微發(fā)泡注塑機(jī)等連續(xù)化生產(chǎn)設(shè)備，可在高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，減少碳填料的團(tuán)聚和用量，保證屏蔽材料的EMI SE。

由于CPCs的EMI SE和填料的導(dǎo)電連續(xù)性有關(guān)，一般要提高復(fù)合材料的EMI SE，可適當(dāng)提高導(dǎo)電填料含量，但碳填料間易團(tuán)聚，產(chǎn)生高逾滲閾值、低力學(xué)強(qiáng)度等負(fù)面影響，因此需進(jìn)行特殊的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)［11?12］，使導(dǎo)電填料間形成搭接、平行等結(jié)構(gòu)［13］。納米尺度的碳填料CNTs具有大長(zhǎng)徑比，在均勻分散和一定取向作用的基礎(chǔ)上，有助于在復(fù)合材料內(nèi)部構(gòu)建連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

PP是一種應(yīng)用廣泛的熱塑性材料，具有高強(qiáng)度、韌性、熱穩(wěn)定性和易加工性，被廣泛用于汽車、電子設(shè)備、醫(yī)療等領(lǐng)域。考慮到上述領(lǐng)域?qū)﹄娮釉O(shè)備精度、可靠性要求的不斷提高，制備超輕、高EMI SE的PP/CNTs有廣闊的應(yīng)用前景。Moniruzzaman等歸納了不同純度、密度、尺寸CNTs在CPCs中的應(yīng)用，總結(jié)出CNTs的發(fā)展必須要解決團(tuán)聚問(wèn)題［14］。Ju等制備了PP/CNTs/炭黑微孔發(fā)泡材料，泡孔的體積排斥效應(yīng)將CNTs和炭黑推到不發(fā)泡區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了低用量下填料的均勻分散，泡孔結(jié)構(gòu)還增強(qiáng)了電磁波在材料內(nèi)部的反射作用，提高了電磁波的吸收比，但基體PP微孔發(fā)泡效果差問(wèn)題仍需改善［15］。

微孔發(fā)泡效果差與基體PP熔體強(qiáng)度低有關(guān)，可借助原位成纖技術(shù)，引入具有一定熔融溫度差的聚合物加以改善，即在擠出機(jī)造粒階段，使加工溫度低于成纖相的黏流溫度，處于高彈態(tài)的成纖相自身屈服應(yīng)力小于螺桿的剪切力，受力拉伸成纖并提高復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度［16］。與廣受關(guān)注的聚四氟乙烯不同，PET的價(jià)格低、耐腐蝕、耐高溫、介電性好，可回收利用使其滿足環(huán)保需求。然而，PET的原位成纖需要更大的外力，一般需要二次熱拉［17］，不利于連續(xù)化生產(chǎn)。因此，本實(shí)驗(yàn)考慮采用層疊擠出造粒方法，微納層疊器內(nèi)部流道的變化可為PET原位成纖提供所需的外力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)造粒階段連續(xù)化成纖。而具有PET微纖的復(fù)合材料熔體強(qiáng)度得到提高，可改善基體PP的發(fā)泡效果，泡孔的體積排斥效應(yīng)在宏觀上解決了CNTs的團(tuán)聚問(wèn)題［18］。同時(shí)，PET微纖網(wǎng)絡(luò)可改善CNTs的取向，有助于內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，進(jìn)而在低填料含量下實(shí)現(xiàn)高EMI SE。因此，本文將層疊擠出造粒和微孔發(fā)泡相結(jié)合，制備了具有纖維結(jié)構(gòu)的低逾滲閾值、高EMI SE的PP/PET/CNTs復(fù)合材料。先采用層疊器擠出造粒，再采用微孔發(fā)泡工藝加工測(cè)試樣條，該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、綠色環(huán)保，對(duì)未來(lái)開(kāi)發(fā)高續(xù)航能力的新能源汽車、精密電子儀器具有重要指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PP，EO2ES，中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司；

PET，CB602，上海遠(yuǎn)紡工業(yè)有限公司；

CNTs，NC7000，比利時(shí)Nanocyl公司；

氮?dú)猓兌?9.5%自購(gòu)。

1.2 主要設(shè)備及儀器

超長(zhǎng)徑比雙螺桿擠出機(jī)，CHT30B/400?11?48，南京科銳擠出機(jī)機(jī)械有限公司；

全電動(dòng)注塑機(jī)，MA1600ⅡS/570，寧波海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司；

超臨界流體發(fā)生器，SCF?N20，北京中拓模塑科技有限公司；

DSC，TGA/DSC3+，瑞士梅特勒托利多公司；

SEM，VEGA3XMU，捷克泰斯康公司；

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，PNA?N5224B，是德科技（中國(guó)）有限公司；

萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，Model3365，美國(guó)英斯特朗公司；

微納層疊器，自制。

1.3 樣品制備

PP/PET/CNTs復(fù)合材料粒料制備：將PP和PET分別置于80℃和120℃的干燥箱內(nèi)烘干12 h后，將PP、PET、CNTs按照質(zhì)量比 97∶0∶3、94.5∶2.5∶3、92∶5∶3、89.5∶7.5∶3加入高速混合機(jī)，并在600 r/min轉(zhuǎn)速下混合10 min；將混好的材料加入雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒，擠出機(jī)機(jī)筒各段溫度依次為 180、190、200、200、210、210、220、220、230、230、235、235、230 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r/min，擠出機(jī)螺桿將聚合物熔體推進(jìn)微納層疊器內(nèi)，在旋轉(zhuǎn)流道的連接作用下，聚合物熔體依次經(jīng)過(guò)7個(gè)層倍增器，每一個(gè)層倍增器均可實(shí)現(xiàn)4等分，最終聚合物熔體會(huì)形成47的多層結(jié)構(gòu)；最后，經(jīng)層疊擠出的線材被水冷切粒，具體層疊擠出造粒流程如圖1所示，制得的復(fù)合材料依次命名為A1～A4；

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.1 Experimental flow chart

PP/PET/CNTs測(cè)試樣條制備：將4種配方的粒料分別置于80℃的干燥箱內(nèi)烘干12 h，再將其通過(guò)注塑機(jī)制備成標(biāo)準(zhǔn)拉伸樣條；注塑機(jī)機(jī)筒各段溫度依次為190、200、210、210、210 ℃，其中，設(shè)置溫度低于PET熔點(diǎn)是為了保持PET纖維形態(tài)；制備的測(cè)試樣條分為不發(fā)泡和微孔發(fā)泡兩類，中間間隔10模，以達(dá)到穩(wěn)定的注氣效果；不發(fā)泡樣條采用傳統(tǒng)注塑工藝，保壓2 s，命名為A1?S～A4?S；微孔發(fā)泡樣條采用的介質(zhì)為超臨界氮?dú)猓ㄟ^(guò)超臨界流體發(fā)生器注入注塑機(jī)，注氣壓力為13 MPa，氣針開(kāi)啟時(shí)間為1.0 s，命名為A1?F～A4?F。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

結(jié)晶性能分析：在氮?dú)夥諊拢?～3 mg復(fù)合材料粒料放置于坩堝中，快速將試樣升溫至200℃，恒溫5 min消除熱歷史，再以10℃/min速率降溫至室溫，最后以10℃/min速率升溫至200℃，記錄PP的熔融和結(jié)晶過(guò)程，按式（1）計(jì)算復(fù)合材料結(jié)晶度（Xc，%）：

式中 ?Hm——復(fù)合材料的熔融焓，J/g

?H0——PP的標(biāo)準(zhǔn)熔融焓，J/g

x——復(fù)合材料中PP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表觀形態(tài)分析：將4組不同配比下的不發(fā)泡和微孔發(fā)泡樣條裁下并置于液氮中冷卻10 min脆斷，將其中一部分直接噴金，用SEM觀察泡孔結(jié)構(gòu)；另一部分置于125℃的二甲苯蒸汽中刻蝕10 min，蒸發(fā)干燥后將刻蝕表面噴金，用SEM觀察PET纖維相態(tài)；

EMI SE分析：使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試方法為X波段法，測(cè)試頻率范圍為8.2～12.4 GHz，樣品尺寸為22.86 mm×10.16 mm×4 mm；

拉伸性能分析：按照GB/T 1040—2006進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)變初始值為60 mm，拉伸速率為20 mm/min；微孔發(fā)泡樣條的減重比（ω，%）和比拉伸強(qiáng)度（T，MPa）按式（2）和式（3）計(jì)算：

式中M——50根發(fā)泡樣條的平均質(zhì)量，g

M0——50根不發(fā)泡樣條的平均質(zhì)量，g

T0——實(shí)際拉伸強(qiáng)度，MPa

2 結(jié)果與討論

2.1 PET含量對(duì)基體PP結(jié)晶性能的影響

基體PP的結(jié)晶度直接影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，結(jié)晶度越高對(duì)外力的傳遞效率越大。表1列出了PP/PET/CNTs復(fù)合材料的DSC測(cè)試結(jié)果，圖2為冷卻過(guò)程中PP/CNTs和PP/PET/CNTs復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶曲線。可以看到，隨著PET的引入，起始結(jié)晶溫度右移，當(dāng)PET含量為2.5%時(shí)，基體PP的結(jié)晶溫度為115.61℃，結(jié)晶度得到很大提升，達(dá)到最大值35.71%。但當(dāng)繼續(xù)增大PET含量時(shí)，基體PP的起始結(jié)晶溫度變化不大，結(jié)晶度呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。這是因?yàn)榻Y(jié)晶度的提升和PET的異相成核作用有關(guān)，當(dāng)PET含量較低（2.5%）時(shí)，PET分散均勻，增大了PP/PET兩相界面，加強(qiáng)了異相成核作用；而PET含量過(guò)高時(shí)，PET間易發(fā)生團(tuán)聚，不利于兩相界面的構(gòu)建，所以結(jié)晶度逐漸下降。此外，PP/PET異相成核作用（兩相界面大小）還與原位成纖效果相關(guān)，這將在2.2節(jié)中繼續(xù)討論。

表1 復(fù)合材料的結(jié)晶性能Tab.1 Crystallization properties of the composite materials

圖2 復(fù)合材料的非等溫結(jié)晶曲線Fig.2 Non?isothermal crystallization curve of the composites

2.2 PET含量對(duì)原位成纖的影響

為了探究PET含量對(duì)層疊擠出原位成纖的影響，觀察了不發(fā)泡和微孔發(fā)泡樣條內(nèi)PET的纖維形態(tài)。結(jié)果顯示，A2?S、A2?F的纖維具有大的長(zhǎng)徑比［圖3（a）、（d）］，且纖維間呈平行結(jié)構(gòu)。當(dāng)PET含量增大至5%時(shí)［圖3（b）、（e）］，PET纖維的長(zhǎng)徑比開(kāi)始變小，且出現(xiàn)纏結(jié)的趨勢(shì)。當(dāng)PET含量繼續(xù)增至7.5%時(shí)［圖3（c）、（f）］，PET纖維間纏結(jié)加劇，長(zhǎng)徑比顯著降低。值得注意的是，不同PET含量下，不發(fā)泡和微孔發(fā)泡樣條內(nèi)的纖維形態(tài)與長(zhǎng)徑比并無(wú)顯著變化，這是因?yàn)槲⒖装l(fā)泡過(guò)程的溫度控制在成纖相熔點(diǎn)以下，使層疊擠出過(guò)程中形成的PET纖維得以完整保留，并起到增強(qiáng)基體熔體強(qiáng)度和最終微孔發(fā)泡效果的作用。因此，制備PET原位成纖增強(qiáng)復(fù)合材料，需要控制PET含量以獲得良好的成纖效果。

圖3 PET纖維網(wǎng)絡(luò)的SEM照片F(xiàn)ig.3 SEM images of the network of PET fibers

2.3 PET含量對(duì)微孔發(fā)泡的影響

原位成纖可提高復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度，直觀上提高微孔發(fā)泡效果，各組微孔發(fā)泡樣條的泡孔結(jié)構(gòu)如圖4所示。從圖4（a）可以看出，二元體系PP/CNTs的泡孔直徑大、分布均勻度差，可以觀察到明顯的泡孔間融合后產(chǎn)生的巨大泡孔。這是因?yàn)镻P的熔體強(qiáng)度低，無(wú)法承受泡孔成核生長(zhǎng)產(chǎn)生的徑向力，導(dǎo)致泡孔壁破裂，并最終導(dǎo)致泡孔之間的融合。引入PET纖維后，微纖網(wǎng)絡(luò)的存在提高了復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度，進(jìn)而保證了微孔發(fā)泡效果，細(xì)密的泡孔結(jié)構(gòu)可在宏觀上迫使CNTs分散在不發(fā)泡區(qū)域，解決填料團(tuán)聚的問(wèn)題，對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建十分有利。結(jié)合上述原位成纖的分析，對(duì)比PET含量為2.5%、5%、7.5%時(shí)樣條內(nèi)的泡孔結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)A2?F的微孔發(fā)泡效果最好［圖4（b）］，泡孔直徑均勻且沒(méi)有明顯的融合趨勢(shì)；隨著PET含量的繼續(xù)增大［圖4（c）、（d）］，泡孔直徑和分布開(kāi)始紊亂，但與二元體系相比，泡孔結(jié)構(gòu)更細(xì)密。上述現(xiàn)象直接證實(shí)了PET原位成纖效果好時(shí)（PET含量為2.5%），對(duì)復(fù)合材料熔體強(qiáng)度的改善最大，因此使用連續(xù)化層疊擠出原位成纖時(shí)需控制PET含量。

圖4 微孔發(fā)泡復(fù)合材料的SEM照片F(xiàn)ig.4 SEM images of injection?molded nanocomposites foam

2.4 EMI SE分析

采用連續(xù)化層疊擠出原位成纖技術(shù)是為了得到均勻細(xì)密的泡孔結(jié)構(gòu)，以此來(lái)增大電磁波在PP/PET/CNTs復(fù)合材料內(nèi)部的多次反射。被泡孔的體積排斥效應(yīng)推到不發(fā)泡區(qū)域內(nèi)的CNTs會(huì)沿泡孔壁排布成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，增大了電磁波的吸收比。為評(píng)價(jià)連續(xù)化層疊擠出原位成纖和微孔發(fā)泡對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部CNTs均勻分散的優(yōu)化作用，本研究分別測(cè)定了不同配方不發(fā)泡和微孔發(fā)泡樣條的EMI SE。

圖5（a）為不發(fā)泡樣條的EMI SE測(cè)試結(jié)果。可以看出，4組樣條在X波段內(nèi)的EMI SE無(wú)劇烈波動(dòng)，對(duì)電磁波的屏蔽作用具有普適性。樣條A1的平均EMI SE達(dá)到22.50 dB，滿足商用需求，但A1?S為二元體系，內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建只能依賴高速混合機(jī)和層疊器的物理混合作用。當(dāng)加入PET后，A2?S、A3?S、A4?S的EMI SE明顯提高，分別達(dá)到26.43、25.91、25.04 dB，提高了近20%。推斷EMI SE提升的原因有三：首先，原位成纖的PET增大了兩相界面，改善了CNTs的相容性，使填料均勻分布在PP/PET兩相界面處；其次，PET微纖網(wǎng)絡(luò)在受力成纖時(shí)會(huì)有一定的取向作用，可促進(jìn)CNTs的排布取向，優(yōu)化導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建；最后，層疊器可賦予復(fù)合材料多層結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)沿電磁波入射方向呈三維堆疊結(jié)構(gòu)，減少漏磁。圖5（b）為各組樣條對(duì)電磁波損耗的途徑，可以看出，其對(duì)電磁波的屏蔽作用主要為吸收形式，最優(yōu)的屏蔽效果出現(xiàn)在A2?S組，僅有14.9%的電磁波被反射。對(duì)比吸波占比可以發(fā)現(xiàn)，隨著PET的引入，吸波占比明顯提高，間接證實(shí)了PET纖維促進(jìn)了CNTs均勻分散，進(jìn)而增大了基體材料的導(dǎo)電連續(xù)性，同時(shí)三維堆疊的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)也增強(qiáng)了對(duì)電磁波的吸收作用。

圖5 不發(fā)泡樣條的EMI SEFig.5 EMI SE of non?foaming splines

圖6（a）為微孔發(fā)泡樣條的EMI SE測(cè)試結(jié)果。與不發(fā)泡樣條的屏蔽效果相似，各組樣條在X波段的屏蔽作用具有普適性，但EMI SE有了明顯的提升，平均EMI SE分別達(dá)到23.57、29.84、28.50、27.39 dB，比不發(fā)泡樣條提升約10%。EMI SE的提升受益于兩點(diǎn)：CNTs的均勻分散以及泡孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)部反射作用。首先，泡孔的體積排斥效應(yīng)將CNTs被推到不發(fā)泡區(qū)域，減少了填料間的團(tuán)聚，促進(jìn)了宏觀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，但A1?F中基體PP自身熔體強(qiáng)度不高，發(fā)泡效果差導(dǎo)致的泡孔直徑不均勻、泡孔融合都會(huì)影響CNTs的分散效果，因此EMI SE僅提升了4.8%；當(dāng)加入PET后，A2?F、A3?F、A4?F的EMI SE有了明顯提高，這是因?yàn)镻ET原位成纖增強(qiáng)了復(fù)合材料的熔體強(qiáng)度，使得泡孔直徑和分布更均勻，保證了CNTs分散的均勻性；同時(shí)，分散在PP/PET兩相界面的CNTs在PET纖維的作用下排布取向，優(yōu)化了內(nèi)部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。其次，泡孔結(jié)構(gòu)為復(fù)合材料提供了額外的內(nèi)部界面變化，強(qiáng)化了電磁波在微孔界面上的多次反射，由于沿泡孔壁排布的CNTs可對(duì)電磁波起到吸收作用，內(nèi)部的多次反射便增大了吸收效果，因此EMI SE較比不發(fā)泡樣條有了很大的提升。圖6（b）為各配方樣條的吸波原理，可以發(fā)現(xiàn)，與不發(fā)泡樣條相比，微孔發(fā)泡樣條的吸波占比更大，直接證實(shí)了泡孔結(jié)構(gòu)可強(qiáng)化電磁波在復(fù)合材料內(nèi)部多次反射，強(qiáng)化了沿泡孔壁排布的CNTs的吸波作用。吸波占比呈先增大后減小的變化趨勢(shì)間接證實(shí)了PET原位成纖除了可以優(yōu)化微孔發(fā)泡效果，還可優(yōu)化CNTs導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使得屏蔽效果最優(yōu)的A2?F僅有11.73%的電磁波反射損耗。

圖6 微孔發(fā)泡樣條的EMI SEFig.6 EMI SE of microcellular foaming splines

2.5 拉伸性能分析

不發(fā)泡拉伸樣條的拉伸性能如7（a）所示。可以看出，隨著PET的引入，拉伸強(qiáng)度先增大后減小，而斷裂伸長(zhǎng)率則一直呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)镻ET原位成纖引入的微纖網(wǎng)絡(luò)可促進(jìn)基體PP結(jié)晶，增大對(duì)外力的傳遞效率，同時(shí)PET纖維可通過(guò)斷裂吸能，使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度迅速提升，由26.27 MPa提升至40.32 MPa，提升約50%。隨著PET含量不斷提高，原位成纖效果變差，纖維間融合和無(wú)法成纖的現(xiàn)象不利于基體PP結(jié)晶，團(tuán)聚的PET纖維不利于對(duì)外力的均勻分散，因此拉伸強(qiáng)度有所下降（39.44、37.64 MPa）。斷裂伸長(zhǎng)率隨著PET的引入呈下降趨勢(shì)，間接證實(shí)了基體PP結(jié)晶度的提高，印證了PET微纖網(wǎng)絡(luò)的異相成核作用。

微孔發(fā)泡拉伸樣條的拉伸性能如圖7（b）所示。可以發(fā)現(xiàn)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的變化趨勢(shì)和不發(fā)泡試樣相似，但是微孔發(fā)泡引入了泡孔結(jié)構(gòu)，舍棄了連續(xù)的基體，斷裂伸長(zhǎng)率大幅下降。經(jīng)測(cè)定，各配方的平均減重比約為90%，考慮到泡孔的減重效應(yīng)，拉伸強(qiáng)度的評(píng)估需要采用比強(qiáng)度，通過(guò)式（2）計(jì)算得到各組比拉伸強(qiáng)度分別為 23.78、42.75、42.23、39.73 MPa，和不發(fā)泡樣條相比分別提升了-9.5%、6.0%、7.1%和5.6%。沒(méi)有PET纖維增強(qiáng)的A1?F發(fā)泡效果差，受外力拉伸時(shí)材料內(nèi)部受力不均，局部應(yīng)力集中使拉伸強(qiáng)度大幅下降。相比較而言，A2?F細(xì)密的泡孔保證了受力的均勻性，泡孔壁附近的PET微纖網(wǎng)絡(luò)起到了補(bǔ)強(qiáng)作用，因此對(duì)實(shí)際拉伸強(qiáng)度的影響不大，甚至產(chǎn)生了比拉伸強(qiáng)度提高現(xiàn)象。

圖7 復(fù)合材料的拉伸性能Fig.7 Tensile properties of the composites

3 結(jié)論

（1）PP/PET/CNTs復(fù)合材料采用層疊擠出造粒，變化的流道提供了足夠的拉伸作用，實(shí)現(xiàn)了擠出造粒階段連續(xù)化的PET原位成纖；原位成纖效果和PET含量有關(guān)，當(dāng)PET含量為2.5%時(shí)，PET纖維具有大長(zhǎng)徑比，繼續(xù)增大PET含量會(huì)使原位成纖效果變差，纏結(jié)問(wèn)題的加劇會(huì)導(dǎo)致PET纖維長(zhǎng)徑比顯著下降；

（2）PP/PET/CNTs復(fù)合材料的EMI SE和CNTs的分散均勻度有關(guān)，設(shè)置注射加工溫度低于PET熔點(diǎn)可以保持PET纖維形態(tài)并提高復(fù)合材料微孔發(fā)泡效果；泡孔體積排斥效應(yīng)可在宏觀上解決CNTs團(tuán)聚問(wèn)題，不發(fā)泡區(qū)域的PET纖維可在微觀層面優(yōu)化CNTs導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；復(fù)合材料的EMI SE在原位成纖效果最好時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)泡孔的尺寸和分布較均勻，對(duì)CNTs的分散作用最明顯；

（3）PET原位成纖可促進(jìn)基體PP在纖維周圍結(jié)晶，增強(qiáng)對(duì)外力的傳遞效率，體現(xiàn)為拉伸性能的增強(qiáng)；泡孔的存在雖破壞了連續(xù)相結(jié)構(gòu)，但PET纖維的存在起到了補(bǔ)強(qiáng)作用，實(shí)際拉伸強(qiáng)度下降不大，甚至比強(qiáng)度較不發(fā)泡樣條有所提高。