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碳纤维/聚丙烯夹芯注射制品的导电性研究

【摘要】:注射成型导电高分子复合材料在微电子、能源、传感器和电磁屏蔽等领域的应用越来越广泛,但相对于模压成型而言,注射成型导电高分子复合材料制品的逾渗值偏大。本论文研究工作采用夹芯注射成型方式,实验分析了夹芯注射成型制品和传统注射成型制品之间导电性的差异,观察了碳纤维(CF)在制品中的分散形态和取向结构,并讨论了夹芯注射成型工艺对夹芯制品的导电性的影响。主要工作包括: (1)夹芯注射和传统注射成型制品之间导电性的对比研究。夹芯注射的壳层采用碳纤维/聚丙烯(CF/PP)复合材料,芯层采用PP,壳层预填充量为50vol%。结果显示:夹芯注射试样与传统注射试样的导电性都表现出了非线性的逾渗导电现象,夹芯注射制品的逾渗值为4wt%左右,传统注射制品的逾渗值为7wt%左右。相对于传统注射制品,夹芯注射制品表现出了很大的优越性,显示出了其工程应用价值。 (2)夹芯注射成型工艺对制品导电性的影响研究。考察了壳/芯层注射速度、壳层熔体温度、模具温度和壳层预填充量等五种工艺参数对夹芯制品导电性的影响。结果表明:夹芯注射制品的体积电阻率随壳/芯层注射速度的增加而增大,且壳层注射速度比芯层注射速度的影响更为明显;体积电阻率随壳层熔体温度和模具温度的升高而减小;壳层预填充量对夹芯制品的导电性的影响呈非线性变化关系,当壳层预填充量较小时,随着壳层填充量的增加,夹芯制品的体积电阻率下降较为明显;当壳层预填充量超过50vol%,壳层预填充量对夹芯制品体积电阻率的影响较微弱。 (3)采用偏光显微镜研究了CF的分散形态与夹芯制品导电性的关系。分析结果表明:制品中CF分散均匀,多方向取向,有利于夹芯注射成型过程中导电网络的形成。

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