为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划两种碳材料混合填充聚合物复合材料的导电特性及渗流阈值的计算模型(共2篇)聚合物复合材料课后总结什么是复合材料？这个概念很难说清。由于缺乏严格的定义以及近年来人们用词的随意，模糊了复合材料的概念。关于复合材料有许多种定义。一种定义为：“amixtureoftwoormorematerialsthataredistinctincompositionandform,eachbeingpresentinsignificantquantities(,5%)”(两种或多种不同组成、不同存在形式材料的混合物，各以显著的量存在)。另一定义为：“theunionoftwoormorediversematerialstoattainsynergisticorsuperiorqualitiestothoseexhibitedbyindividualmembers”。美国ASM的工程材料手册中的定义为：“acombinationoftwoormorematerialsdifferinginformorcompositiononamacroscale.Theconstituentsretaintheiridentitiesandcanbephysicallyidentified.”。这里“宏观”、“各自特征”是两个关键。不符合这两个关键词的混合物将不被视为复合材料。例如固溶体，是两种材料在原子水平上的混合物，不能算作复合材料。但“宏观”是个什么概念？毫米级还是微米级还是纳米级？橡胶与塑料的混合一般不认为复合材料，原因有二。第一因为橡胶分散相的尺寸在微米级以下，不能视为宏观存在；第二因为橡胶与塑料同属高分子材料，不能视为不同材料的混合。但近年来又出现了“纳米复合材料”，其中有一种是纳米尺寸的无机粒子在塑料中的混合物。纳米尺寸能够称得上“宏观”吗？人们近年来还提出“分子复合材料”，即同系列聚合物棒状分子与线团状分子的混合物。既是分子水平的混合，又是同一种材料，也称为复合材料。但在本书的学习中，我们不必理会复合材料的确切定义，只将讨论的内容限定在ASM规定的材料范围之内。人类从很早的时期起就认识到将两种或多种材料混合使用的益处。13世纪的蒙古包就是将动物筋、木头和丝用粘合剂粘在一起制成的。在更早的时期，人们就懂得将稻草混入泥巴来盖房子，这一技术直到今日还在我国农村使用。古埃及人已懂得制造轻便坚固的三合板，中世纪的欧洲人用合层的金属片制造盾牌。大自然也创造了不少天然复合材料：如木材、竹子、骨头等。第二次世界大战期间，诞生了玻璃纤维与聚酯树脂的复合材料。这标志着先进复合材料时代的到来。最早的复合材料被用于制造飞机的门的档板，还用于制造导弹外壳。人们从这种高比强度、高比刚度的材料中看到了巨大的前途，开始有意识地开发复合材料，希望能够替代铝和钛等金属。从五十年代起，开始致力于纤维的研制，并开发出高性能的S型玻璃纤维。1963年，硼纤维问世，以后又相继开发出碳纤维、二氧化铍纤维、石墨纤维、芳香尼龙纤维、氧化铝纤维等。纤维可以加入到聚合物基体，也可以加入到金属基体或陶瓷基体，开创出一代高性能的复合材料。为有别于传统的与天然的复合材料，我们称此类材料为先进复合材料。复合材料可以金属、陶瓷、聚合物中任一种材料为基体，可以三种材料中的任一种为增强材料，如图4-1所示。一种复合材料的分类法就是以基体分类，将复合材料分为三大类：金属基复合材料，陶瓷基复合材料和聚合物基复合材料。碳材料比较特殊，所以可以单列一类，称为碳基复合材料。本章中我们着重介绍聚合物基复合材料，简单介绍碳基复合材料，陶瓷基和金属基复合材料将放到陶瓷和金属的专章中介绍。第二种分类法是根据增强材料的几何形状。增强材料可以是纤维，可以是颗粒，可以是片层，也可以是编织好的纤维织物或蜂窝结构。按结构可分为三类。颗粒型、碎屑型与短纤维型为一类，其共同点是增强材料为分散相，基体材料为连续相；连续织物型与蜂窝型为一类，其增强材料和基体都是连续相；迭层压为层压复合材料，相的概念在此已无意义，甚至哪个是基体，哪个是增强材料也分不清，是两种材料完全平等的结合体。纤维复合材料是使用量最大，最重要的一类复合材料。纤维在长度方向上的强度远远高于基体。基体的作用第一是传递应力；第二是保护纤维不受损伤；第三是钝化因纤维断裂引起的裂缝。导电聚合物复合材料高Z09刘瑞导电聚合物复合材料摘要：本文主要讲述了导电聚合物复合材料制备方法和应用领域。关键词：导电聚合物复合材料高分子1.前言近几年来,关于导电聚合物的研究一直受到普遍的重视。这类新的高分子材有可能在彩色显示、电化学、催化、抗静电及微波吸收等众多领域内得到使用。然而,由于导电高聚物的综合力学性能较差,严重地妨碍了它的广泛工业应用比幻。为了改善导电聚合物的性能,人们开展了导电聚合物复合材料的研究。例如将导电聚合物和基体聚合物(工程塑料)复合制成复合材料。这类复合材料的导电特性和纯导电聚合物相似,但力学性能有明显的改善。它的制备可采用电化学或化学方法。到目前为止,除了使用工程塑料作复合材料支持体外,各种透膜,无机层状结构材料,橡胶粒子,粘土，聚合物固体电介质等均可用来制备导电聚合物复合材料。通过改变聚合条件以及原材料性能,可以控制复合材料的形态(孔隙率,微纤状)、导电性能、透光率以及电化学特性等。2.导电复合材料的分类及用途导电聚合物复合材料是一种既具有普通聚合物材料特性，又具有一定导电性能的新型功能材料。由于导电聚合物具有重量轻、易加工成各种复杂形状、尺寸稳定性好以及电阻率在较大范围内可调等特点，因此在防静电、微波吸收、电磁屏蔽及电化学等领域被广泛采用。表1列出了导电聚合物复合材料的分类及用途。表1导电聚合物复合材料及其用途3.制备方法导电聚合物复合材料的制备方法主要有两种：一种是在基体聚合物中填充各种导电填料；另外一种则是将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物进行共混。填充型导电聚合物复合材料这种材料通常是将不同性能的无机导电填料掺入到基体聚合物中,经过分散复合或层积复合等成型加工方法而制得。导电填料的种类很多,常用的可分为炭系和金属系两大类。炭系填料包括炭黑、石墨和碳纤维等;金属系主要有铝、铜、镍、铁等金属粉末、金属片和金属纤维。目前研究和应用较多的是由炭黑颗粒和金属纤维填充制成的导电聚合物复合材料。碳黑填充型导电复合材料4炭黑是一种天然的半导体材料,其体积电阻率约为0.110.cm。它不仅原料丰富,导电性能持久稳定,而且可以大幅度调整复合材料的电阻率(100108cm)。因此,由炭黑填充制成的导电聚合物复合材料是目前用途最广、用量最大的一种导电材料。炭黑填充型导电聚合物复合材料的导电机理比较复杂,通常包括导电通道、隧道效应和场致发射三种机理,复合材料的导电性能是这三种导电机理作用的竞争结果2,31。在炭黑填料用量少、外加电压较低时,由于炭黑粒子间距较大,形成导电通道的几率较小,这时隧道效应起主要作用;在炭黑用量少、但外加电压较高时,场致发射机理变得显著;而随着炭黑填充量的增加,粒子间距相应缩小,则形成链状导电通道的几率增大,这时导电通道机理的作用更为明显。近年来,围绕如何提高炭黑填充型导电复合材料的导电性能这一问题进行了大量的研究,主要表现在炭黑填料的改性以及新型导电炭黑的开发两个方面。目前最常用的改性方法是对炭黑进行高温热处理,这不仅可以增加炭黑的比表面积,而且可以改善其表面化学特性。用钛酸酯类偶联剂处理炭黑表面,在改善复合材料导电性能的同时,还能提高熔体流动性和材料的力学性能。在填充复合过程中,添加适当的分散剂或表面活性剂,可以防止炭黑粒子的聚集,使其在基体聚合物中能够均匀分散。此外,将炭黑与陶土、滑石粉等惰性物质并用,改性效果也会有所提高;加入玻璃纤维或云母等增强剂还可改善复合材料的机械性能。炭黑与聚合物的化学接枝物作为母粒,再与其它基体聚合物进行复合,则可大幅度提高复合材料的导电性能,而且导电稳定性也得到改善。金属纤维填充型导电复合材料采用金属纤维作为填料,填充到基体聚合物中,经适当混炼分散和成型加工后,可以制成导电性能优异的复合材料,体积电阻率为10-3100cm。由于这类材料比传统的金属材料质量轻且易加工,因此被认为是最有发展前途的新型导电材料和电磁屏蔽材料.金属纤维的填充量对导电性能的影响规律与炭黑填充的情形相类似,但由于纤维填料形成链状导电通道的几率更大,因此在填充量很少的情况下便可获得较高的导电率。金属纤维的长径比对复合材料的导电性能影响较大,长径比越大,导电性和屏蔽效果就越好6。此外,选择合理的混炼工艺参数也很关键。在复合过程中,为避免金属纤维折断,注射时应降低螺杆转速和背压,提高机筒和模具温度。为提高均匀分散效果,有时还需添加适当的加工助剂。目前,国外开发和应用较多的金属纤维是黄铜纤维,其次是不锈钢和铁纤维等。不锈钢纤维作填料不仅强度高,在成型过程中不易折断,能保持较大的长径比,而且抗氧化性好,能保持导电性能持久稳定。将直径为7m的不锈钢纤维与PC、PS等基体聚合物复合,当填充量为6(wt)%时,屏蔽效果40dB,适当增加不5锈钢用量,其屏蔽效果还会有所提高。共混型导电聚合物复合材料将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物共混，可以得到既有一定导电性能或永久抗静电性能，又具有良好力学性能的复合材料。结构型导电聚合物共混物结构型导电聚合物共混物可以采用机械共混或化学方法制备。机械共混是制备聚合物复合材料的常用方法。将结构型导电聚合物与基体聚合物同时放入共混装置，然后在一定条件下混合成型，便可获得具有多相结构特征的导电聚合物复合材料。一般当导电聚合物含量为2%3%时，体积电阻率约10-710-9.cm，因此可以作为抗静电材料使用。如果将结构型导电聚合物与基体聚合物在更微观尺度内共混，则可以制得具有互穿网络或部分互穿网络结构的导电聚合物复合材料。两种聚合物分子链之间存在范德华力、库仑力和静电力。这种复合材料可以用化学方法或电化学方法来实现。化学方法制备的基本原理是基于某些结构型导电聚合物单体可在FeCl3或CuCl2等氧化剂作用下进行氧化缩聚。亲水性聚合物共混物目前常用的亲水性聚合物以聚氧化乙烯(PEO)的共聚物占多数。此外，还有聚乙二醇一甲基丙烯酸共聚物、聚乙二醇体系聚酰胺或聚酯酰胺、环氧乙烷环氧丙烷共聚物以及含有季铵盐基团的甲基丙烯酸酯类共聚物等等。近年来，这类导电聚合物复合材料在国外发展较快。研究表明,将亲水性聚合物与基体聚合物进行共混,制成的导电复合材料,可以形成一种“芯壳”结构。亲水性聚合物在兼容剂存在下,经较低的剪切力拉伸后,在基体聚合物表面呈微细的筋状,即层状分散结构;而在中心部分则接近球状分布。4.应用抗静电和导电领域这也是高分子复合导电材料应用最多和最广的领域。由于高分子材料的电气绝缘性能优良,在成型、运输和使用过程中,一旦受到摩擦和挤压作用就很容易产生和积累静电。这些积累在制品表面的静电,可能给成型操作带来困难,影响产品质量;也可能由于吸尘严重难于净化而影响制品的外观和在超净化环境(如手术室、计算机室、精密仪器室等)中的应用;或者在录音、录像时产生杂音和杂波.尤为严重的是,当静电积累到一定程度时就会产生静电放电现象。在电子行业中,静电放电会使各种精密仪器、精密电子元器件被击穿而报废;在炸药、煤矿、石油、化工、纺织等行业中,静电放电可能引起易燃易爆物起火或爆炸,造成巨大的恶性事故.鉴于以上原因,国外从60年代起就已对高分