开云可导电塑料材料的制备及性能研究进展

　　开云可导电塑料材料的制备及性能研究进展可导电塑料材料的制备及性能研究进展Summary：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动 了工业行业发展的步伐。按照导电性能，材料一般可以分为绝缘体、半导体、 导体和超导体。典型的导体，如金属具有大量自由电子，自由电子可以定向移 动从而形成电流。绝缘体几乎没有可移动电子，不具备导电性能。众所周知， 塑料通常是一种电阻较大的绝缘体，导电能力差，体积电阻率在10 10 Ωcm以 上。20 世纪70 年代，科学家们发现掺杂的聚乙炔导电性能显著增加，甚至可 以成为导体，制备具备导电性能的掺杂聚乙炔。 Keys：可导电塑料材料；制备；性能 引言 可导电塑料分为两类：一类是本征型导电塑料，塑料存在共轭π 键，本身 具备一定的导电性；另一类是填充型导电塑料，塑料本身可能导电也可能不导 电，通过添加碳材料、金属及其氧化物等，制备不同导电率的复合型导电材料。 本征型导电塑料1.1 含大型离域π 键导电塑料 键导电塑料的分子链中具有共轭长链结构，离域的π电子可以 在分子链中移动从而成为电流，使塑料具备导电特性。通常塑料的导电性与分 子链长度、π 电子数目以及电子活化能相关。分子链长、π 电子数目多、电子 活化能低的塑料中电子更容易进行迁移。常见的导电塑料主要包括聚乙炔、聚 吡咯、聚噻吩及其衍生物等。 1.2 掺杂型共轭结构导电塑料 虽然含离域大π 键的塑料可以导电开云(中国)Kaiyun官方网站，但是其电子在未激发时迁移困难，导 致材料的导电能力较差。而化学掺杂中由于掺杂剂本身不一定导电而且添加量 少，主要是塑料自身起导电作用，仍属于本征型导电塑料。化学掺杂一般可以 在溶液中进行，将掺杂剂和塑料或合成塑料在溶液中充分混合或反应，再通过 蒸发溶剂，制备掺杂型导电材料。本征型导电塑料的π 电子未受激发时，在分 子链上迁移时较困难，导致塑料的导电性有限。利用化学掺杂的方式，引入对 阴离子或对阳离子可以降低能垒，使电子迁移更容易，从而进一步提高塑料的 导电率。 可导电塑料材料的制备及性能2.1 新型导电塑料排水板设计 采用石墨碳毡作为电极材料可以有效地避免电极腐蚀的情况，电极形态采 用排水板可以增加电极与淤泥的接触面积，有效避免电渗后期电极与淤泥的脱 开问题。导电塑料排水板可以水平布置，避免电渗后期淤泥收缩导致排水板弯 折影响排水效果。排水装置本身比较轻薄可以浮在淤泥表面，可在竖直方向自 由活动保证水平导电塑料排水板可以随淤泥收缩而向下移动，缩短了排水路径。 疏浚淤泥脱水装置水平布置在淤泥内部，对导电塑料排水板的一端进行密封， 另一端通过接头与排水管道和导线进行连接。每层导电塑料排水板的排水管都 是单独设置的，保证导电塑料排水板在淤泥失水收缩时可以随淤泥的变形向下 移动，不受排水管的约束。电渗排水时，先将淤泥表面上的石墨碳毡和中层的 导电塑料排水板分别与直流电源的正极和负极连接。电渗一段时间后，将中层 的导电塑料排水板和底层的导电塑料排水板分别与直流电源的正极和负极连接。 2.2 高压电缆半导电屏蔽料 目前，国内110kV 及以上直流电缆绝缘料和半导电屏蔽料研发取得了较大 突破，但仍然严重依赖国外进口，高端电缆料已成为制约我国现代电网发展的 卡脖子问题。高压电缆内半导电屏蔽层位于导体和绝缘层之间，在电缆结构中 起到均匀电场以及减少金属线芯与绝缘层交界处间隙的作用。电力输电电缆中， 规定额定电压1.8/3.0kV 以上使用交联聚乙烯和聚乙烯作为绝缘层的电缆都应 有导体屏蔽，以均匀电场。高压电缆作为由多层结构组成的绝缘系统，其安全 可靠性不仅与绝缘层有关，还与半导电屏蔽层的性能及绝缘层–半导电屏蔽层界 面特性有关。高压电缆半导电屏蔽料属于炭黑填充型半导电复合材料，其导热 性能由基体树脂和导电填充物共同作用，导热机理包括声子导热和电子导热。 对于基体树脂EVA 等材料，大分子链之间相互随机缠结，且存在单体，结晶度 较低，内部存在大量的非晶部分，声子在传播过程中散射现象严重，导致其自 身导热性能较差。当导电填充量较低时，彼此均匀地分散在基体中，无法形成 良好的网络通道，此时导电填充物对复合材料的导热性能贡献较小，以声子导 热为主；当导电填充物达到一定程度时，炭黑之间相互接触，形成链状或网状 的导热通道，可以显著提高复合材料的导热性能，此时屏蔽料内部既存在电子 导热，又存在声子导热。 2.3 ABS 塑料的电镀 在进行电镀的过程中ABS 塑料自身存在一定的差异性，即不同企业所生产 的ABS 塑料，不同类型的ABS 塑料其内部各种成分的含量存在一定的差异， 而ABS 塑料电镀的过程之中丁二烯的含量对最终的电镀结果有着直接的影响， 这意味着企业在进行ABS 塑料电镀作业的过程之中，需要依据自身所选择的 ABS 塑料原材料的物理化学构成制定科学合理的工艺流程。在进行电镀作业之 前应该依据所选用的原材料对其物理化学特性进行有效的检验，即对化学溶液 的实际应用效果进行有效的测试，并以此为基础数据，确定大规模生产时的化 学工艺相关参数，减小化学生产工艺对电镀后结合力的影响。 2.4 阻燃抗静电PVC-U 管材的应用 第一，将特导电炭黑在功率为500W~1000W的气氛等离子体条件下进行 活化预处理；第二，之后将特导电炭黑、阻燃剂、稳定剂、加工助剂、改性剂、 PVC 树脂按配方进行精准称量；第三，将全部物料置于热混机进行热混作业， 温度设定在100~120之间，后期进行冷混，温度设定在50~70之间， 可有效保障PVC 树脂与其他液体材料之间形成更好的渗透，分散均匀。随着特 导电炭黑用量的增加，PVC 拉伸强度表现为下降趋势、冲击强度表现为下降趋 势、伸长率表现为下降趋势、硬度表现为上升趋势。特导电炭黑加入到PVC 后，会减少分子间的作用力，降低PVC的链段运动，存在应力集中现象，基于 此会导致PVC 拉伸强度开云(中国)Kaiyun官方网站、冲击强度、伸长率等力学性能的下降，但是特导电炭 黑的加入会增加PVC 的硬度，增加表面抵抗外力压入的能力。 2.5 金属及其氧化物填充型导电塑料 多数金属及其氧化物本身具有较好的导电性，将其添加至塑料不仅起良好 的导电作用开云(中国)Kaiyun官方网站，而且金属还具有不染色基体的特点，可以运用于导电要求高的浅 色复合材料。金属及其氧化物填料来源较广泛，纯金属导电性较好，部分金属 易被氧化，稳定性较差。金属氧化物的熔点较高，抗氧化能力强且成本适中， 也是较理想的导电填料。以化学工艺为超高分子量聚乙烯镀金属镍，对复合粒 子热压成型得到具有隔离结构的高导电复合材料。研究表明：化学镀工艺制得 的复合材料，金属与塑料基体结合力较高，复合材料具有较低的导电逾渗值 1.02%。镍的体积分数仅2.53%，复合材料的导电率可以达到2648S/m。 结语总之，当填料添加量达到一定限度，在塑料基体中形成导电网络结构，使 复合材料具备一定的导电性能。当前导电塑料虽已成功运用于电极材料、传感 器等领域，但是大部分导电塑料仅处于试验阶段，尚未在日常生活中获得较大 规模的应用。在保证导电性能的前提下，制备兼顾加工性以及力学性能的导电 塑料仍然是需要进一步解决的问题。 Reference [1]胡正勇,徐鹏,牛芝雅.聚氯乙烯/炭黑电力屏蔽材料的制备及性能分析[J].塑 料科技,2021,49(6):28-31. [2]艾罡.表面活性剂对炭黑/聚苯胺电导率的影响[J].橡塑技术与装 备,2019,45(24):49-55. [3]李劭,张辉.石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及其研究进展[J].化工新型 材料,2021,49(S1):20-24,29. -全文完-

　　【高分子材料与工程】【毕业设计 开题报告 文献综述】纳米CdS及其量子点的制备和性能研究(可编辑)