【摘 要】
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随着电子信息化的快速发展,高性能导电材料的需求也逐渐提升。导电聚合物复合材料（CPCs）作为新兴的导电材料,与传统金属材料相比,具有易加工、低成本,低密度,耐腐蚀等优势,逐渐替代传统金属材料在航天航空、汽车制造、电气工程、可穿戴电子产品等领域具有广阔的应用前景。目前高性能CPCs的制备仍存在许多问题,其中导电填料的分散及界面结合是亟需解决的问题。为此,本论文通过不同的方法制备CPCs,以构筑高效的
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随着电子信息化的快速发展,高性能导电材料的需求也逐渐提升。导电聚合物复合材料（CPCs）作为新兴的导电材料,与传统金属材料相比,具有易加工、低成本,低密度,耐腐蚀等优势,逐渐替代传统金属材料在航天航空、汽车制造、电气工程、可穿戴电子产品等领域具有广阔的应用前景。目前高性能CPCs的制备仍存在许多问题,其中导电填料的分散及界面结合是亟需解决的问题。为此,本论文通过不同的方法制备CPCs,以构筑高效的导电网络结构,主要研究内容如下:（1）以生物可降解聚合物聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为研究对象,采用熔融共混法制备了不同含量碳纳米管（CNT）的PBS/CNT复合材料,然后通过超临界CO2釜压发泡法制备了其泡沫材料。结果表明,PBS/CNT泡沫材料的电渗滤阈值（φ）约为0.6wt.%,比其对应复合材料的φ值降低了80%。PBS/CNT泡沫材料在CNT含量为5.0wt.%时,电导率（σ）达到67.4S/m,相比对应复合材料提高了2.1倍。由于泡孔结构的引入,发泡过程中泡孔长大的拉伸应力使得团聚的CNT发生剥离,显著降低了相邻CNT之间的接触电阻,且CNT在泡孔壁上形成明显的导电网络结构。（2）为进一步提高CNT在聚合物基体中的分散,构筑高效的导电网络,加入第三相聚合物聚四氟乙烯（PTFE）,采用熔融共混法制备了PBS、PBS/CNT、PBS/CNT/P500和PBS/CNT/P5等四组复合物（P500和P5分别代表500μm和5μm的两种不同粒径的PTFE）。结果表明,在3.0wt.%CNT时PBS/CNT/P5的σ最高,达到23.8S/m,相比PBS/CNT和PBS/CNT/P500分别提高了280%和475%。小尺度的P5在复合物中没有发生原位成纤且在加工过程中起到“球磨”的作用,进一步促进了CNT的分散。最后,采用超临界CO2发泡在复合材料中引入泡孔结构,PBS/CNT/P5发泡材料的电导率提升最为显著,达到54.05S/m。（3）为进一步构筑有效导电网络,降低导电填料含量,首先采用静电包覆-热压工艺（低温高压）制备了具有隔离型导电网络结构的PBS/CNT-Ⅰ复合材料,且与另外三种不同工艺（Ⅱ-静电包覆-热压（低温低压）、Ⅲ-静电包覆-热压（高温低压）、Ⅳ-熔融共混-热压（高温低压））对比。随后,通过超临界CO2发泡工艺制备了PBS/CNT-Ⅰ泡沫材料。结果表明,在1.0wt.%CNT时,PBS/CNT-Ⅰ复合物的σ为21.4S/m,相比PBS/CNT-Ⅱ、PBS/CNT-Ⅲ和PBS/CNT-Ⅳ,分别提高了12倍,381倍和近5个数量级。同时,PBS/CNT-Ⅰ泡沫材料电导率为38.9S/m,较相同CNT含量下的PBS/CNT-Ⅰ复合材料提升了82%。
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