导电复合材料_百度百科
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导电复合材料
导电复合材料目前主要是指复合型导电高分子材料,
是将聚合物与各种导电物质通过一定的复合方式构成．长期以来，高分子材料通常是作为绝缘材料在电气工业、安装工程、通讯工程等方面广泛使用。
导电复合材料发展背景
但是由于的导电性能差，在加工和应用中出现了一些急待解决的问题，最突出的是静电现象，它将导致感光胶片的性能下降及高分子制品在易燃、易爆场合引起灾难性事故。另外为了抵抗电磁干扰和射率干扰，也需解决材料的屏蔽性能，这些都要求高分子材料具有新的导电功能及较底的表面电阻，从而促进导电高分子材料的迅速发展。
导电复合材料加工方法
最常用的成型加工方法有：表面导电膜形成法、填料分散复合法、导电材料层积复合法等。
表面导电膜形成法
表面导电膜形成法，可以用导电涂料蒸镀金属或金属氧化物膜，也可以采用金属热喷涂、湿法镀层等形成表面导电膜。例如，聚酯薄膜上蒸镀金、铂或氧化铟等制成透明的导电性薄膜。
导电填料分散法
导电填料分散法：是目前生产导电高分子材料的主要方法，可用于制造各种导电高分子材料。导电材料过去常用碳黑，现在多采用碳纤维、石墨纤维、金属粉、金属纤维及碎片、镀金属的玻璃纤维及其他各种新型导电材料。
导电材料层积复合法
导电材料层积复合法：是将碳纤维毡、金属丝、片、带等导电层与塑料基体层叠压在一起制成的导电塑料。采用的金属丝、片、带主要有钢、铝、铜和不锈钢。
复合导电塑料采用的基体树脂范围相当广泛，常用的有：、、、、、、、，以及改性的、、，掺和物PC/ABS等。
导电复合材料应用
目前，复合性导电高分子材料的应用日趋广泛，在电子、电气、石油化工、机械、照相、军火工业等领域，用于包装、保温、密封、集成电路材料等，其主要作用为：
（1）防止静电
普通高分子材料在加工和使用过程中，静电现象十分严重，在某些情况下，不但会影响材料的使用性能，甚至还会造成危害，如降低感光胶片的使用性能；塑料包装材料的静电吸尘，降低了商品价值；易燃、易爆环境使用的各种塑料制品和电子产品，由于静电引起的火花爆炸及燃烧。所有这些都应该采用导电复合、材料，以提高材料的静电能力。
（2）作为新型屏蔽材料
所谓对电磁波的屏蔽作用是指限制电磁波的能量由材料的一面向另一面传递，使用磁场强度或辐射强度降低，其屏蔽效果用电磁波衰减的分贝值DB表示，每衰减10DB，表示电磁波强度下降一个数量级。目前在塑料中填加金属箔片和金属纤维，是制造电磁波屏蔽用导电塑料的主要方法。
由于电子、通讯、信息技术的迅速发展，无限电射频干扰（信号干扰）不可避免，对屏蔽和隐身材料提出了更高的要求。铁氧体具有吸收电磁波的特性，但其加工工艺限制了它的应用，如果把铁氧体粉末与树脂复合物则可用热压方法制成各种形状的屏蔽零件或用涂敷的方法制成表面吸收涂层以满足需要。
（3）电器工程及其他
复合导电塑料还大量用作高压电缆的内、外部的半导体层，以及低压电缆的外部半导体层。导电橡胶气密性好，经常用于密封材料。另外，导电橡胶在电子和电真空技术中经常用到，它可以克服由于锡焊造成的缺点，具有一定的强度和导电性。
导电复合材料结构
复合型导电高分子材料是将聚合物与各种导电性物质通过一定的复合方法构成，它包括、、、和等。一种新型复合型非线性导电高分子材料--《塑料》1995年02期
一种新型复合型非线性导电高分子材料
【摘要】：本文介绍了一种新型的导电材料。采用特定的工艺，在高分子聚合物中添加很少量的导电粉末，获得一种复合型非线性导电聚合物。它在低电压下呈绝缘态，在高电压下成为静电导体。从非线性电阻的伏安特性出发，讨论了该材料的抗静电作用，并结合其复合结构讨论了它的导电机理。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TM243【正文快照】：
一种新型复合型非线性导电高分子材料马建华，李雪荣，何复（淮南矿业学院化工系，２３２００１）本文介绍了一种新型的导电材料。采用特定的工艺，在高分子聚合物中添加很少量的导电粉末，获得一种复合型非线性导电聚合物。它在低电压下呈绝缘态，在高电压下成为静电导体。
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&&&&&& 导电高分子材料通常是指具有导电功能(包括半导电性、金属导电性和超导电性)、电导率在10-6S/cm以上的一类聚合物材料。导电高分子材料按其结构和组成的不同可分为结构型(或本征型)导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。结构型导电高分子材料是指分子结构本身能导电或经掺杂处理之后具有导电功能的共轭聚合物，如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃等。虽然这类材料的研究已经取得了重大进展，但由于其本身刚度大、难熔难溶，掺杂剂多数毒性大、腐蚀性强，且其导电稳定性、重复性差，导电率分布范围较窄，成本较高，因此其实用价值很有限。复合型导电高分子在导电性、稳定性、加工性等方面有着明显的优势，逐渐成为研究活跃、发展迅速、应用广泛的一类导电材料。本文简要介绍复合型导电高分子材料的分类、制备及其应用，并综述了近年来复合型导电材料的研究进展。
1复合型导电高分子材料的分类
&&& 复合型导电高分子材料是指在高分子基体中添加导电性物质，通过分散复合、层积复合、表面复合或梯度复合等方式处理后，得到的具有导电功能的多相复合体系。这类材料既具有导电填料的导电性及电磁屏蔽性，又具有高分子基体的热塑性及成型性，因而具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、价格低等优点，现已被广泛应用于电子工业、信息产业以及其他各种工程应用中。根据在高分子基体中所添加导电物质的种类不同又可分为：共混复合型导电高分子材料和填充复合型导电高分子材料。
1.1共混复合型导电高分子材料
&&& 共混复合型导电高分子材料是在基体聚合物中加入结构型导电高分子粉末或颗粒复合而成。共混复合型导电高分子材料其主要制备方法可以分为:机械共混法、溶液共混法、熔融共混法、共沉淀法、原位乳液聚合法、吸附聚合法等。目前最常用的结构型高分子主要有聚苯胺(PANI)、聚吡咯（PPy）、聚噻吩（PTh）3种。
1.1.1聚苯胺复合材料
&&& 聚苯胺具有良好的环境稳定性，价廉易于合成，又可进行溶液和熔融加工，再加上其独特的化学和电化学性能，已成为最有应用价值的导电高分子材料。
&&& 胡傲厚等采用原位插层聚合法制备了聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料，研究了蒙脱石的用量、掺杂剂盐酸的用量、反应温度和反应时间等对复合材料导电性能的影响。结果表明：当聚苯胺用量5.1g，蒙脱石与苯胺质量比为0.09，2mol/L 盐酸的用量为50mL，20℃条件下反应6h，所得的材料电导率最大，可达2.51S/cm。
&&& 李瑞琦等采用原位化学氧化聚合的方法制备了聚苯胺(PANI)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合膜，当复合膜中苯胺的用量为35％时，电导率达到1.2&10-2S/cm，适宜的聚合反应时间在6h左右，反应温度不宜高于40℃。
1.1.2聚吡咯复合材料
&&& 聚吡咯(PPy)是发现较早并经系统研究的导电高分子之一，具有高导电率、空气中稳定、氧化电位低和易于制备等优点，经掺杂后电导率可达102 S/m，很容易电化学聚合，形成致密的薄膜。莫尊理等采用FeCl3&6H2O为氧化剂，对甲苯磺酸钠作掺杂剂，通过超声振荡下的原位聚合反应成功制备了石墨烯/PPy纳米复合材料。石墨烯/聚吡咯复合材料具有比纯聚吡咯更高的热稳定性，当石墨烯和聚吡咯质量比为4％时，复合材料的电导率可达4.51S&cm-1。
1.1.3聚噻吩复合材料
&&& 聚噻吩薄膜的密度、电导率均有最佳值。聚噻吩的室温电导率在10-8S&cm-2左右，20世纪80年代拜耳公司开发出的聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)的电导率可达到102S/cm以上。刘书英等以水溶性聚合物聚苯乙烯磺酸钠(PSS)为模板及掺杂剂，直接引入聚乙二醇单甲醚(MPEG)，采用化学氧化法成功制备了一系列不同质量配比的PEDOT/PSS-MPEG水分散体，PSS-MPEG量越多，EDOT完全聚合时间越长。
&&& Soon Jae Kwon等以聚离子液体（PIL）为PEDOT相容模板，采用共混法制备了一种PIL-改性PEDOT(PEDOT:PIL）/聚(醚-&-酯)(PEEA）高伸缩性导电聚合物。导电PEDOT:PIL在PEEA中分布均匀，共混物呈现出较低的的渗滤阈值并具有良好的弹性机械性能。
&&& 杨正龙等采用化学氧化法，合成了一种聚(3-己基噻吩)即P3HT，将其与多壁碳纳米管(MWCNTs)有效复合，最后形成一种受体异质结型P3HT-MWCNTs光敏性纳米复合薄膜。随着碳纳米管含量的增加，其在可见光区域内的吸收红移，吸收光谱更加兼顾近红外光区域，与地面太阳光谱更加匹配，提高了对太阳能的利用率。
1.2填充复合型导电高分子材料
&&& 填充复合型导电高分子材料是在基体聚合物中加入导电填料复合而成。基体聚合物主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚氨酯、有机硅树脂等。导电填料主要有：碳系材料、金属系材料、金属氧化物系材料等。
1.2.1碳系填充型导电高分子材料
&&& 碳系填料主要包括炭黑、石墨、碳纤维等。炭黑是目前分散复合法制备导电材料中最常用的导电填料，其成本低、密度小，但其呈黑色，影响产品外观颜色；石墨由于其杂质多，使用前需要进行处理；碳纤维具有高强度、高模量、抗腐蚀、添加量小等特点。
&&& 以炭黑为导电填料的复合型导电高分子是目前用量最大、用途最广的一种导电高分子材料。Zaragoza-Contreras E A等以高度结构化高浓度导电的碳黑XC-72作为导电填料，采用悬浮聚合法制备的炭黑/聚苯乙烯导电复合材料，其表面电导率为5&10-3S/cm。
&&& 近年来，以新型碳材料为添加剂的复合导电材料也成为研究的热点。杨荔等以可再生的竹材为原料，在隔绝空气的状态下经900℃碳化处理得到竹炭，再以竹炭粉粒为导电骨料、炭黑为添加剂、酚醛树脂为黏结剂,采用模压成型法制备竹炭/酚醛树脂复合导电材料。随着酚醛树脂用量的增加，复合材料的抗弯强度增大，电导率先增大后减小；增大竹炭粉粒的粒径、增加炭黑用量、提高固化温度有利于改善复合材料的导电性，但会不同程度地改变复合材料的力学性能。
&&& 石墨烯因于其优异的电导和热导性，机械强度大，比表面积大，且潜在地制造成本低，吸引了越来越多的研究者的关注。杨波等以新型碳材料石墨烯为导电填料，水性苯丙乳液为基体，通过简单共混的方式制备出一种全新复合型导电膜，当石墨烯质量分数为5％时，复合导电膜的表面电阻率可达到0.29l &O&cm；复合导电膜中添加少量纳米银颗粒，导电性可提高2个数量级。
1.2.2金属填充型导电高分子
&&& 金属填充型导电高分子是以电绝缘性高分子为基材，以金属粉末、金属纤维、金属丝等高导电材料为填充材料经适当混炼和成型加工后而得到的一类性能优异的导电材料。常用的金属系填充材料包括银、金、铜、铝、镍等，对于那些容易被氧化的金属，从稳定性考虑不宜采用；其中，金和银的电导率高，性能稳定，在可靠性要求较高的电气装置和电子元件中应用较多，但其最大的缺点就是价格高、密度大；铜、铝、镍都具有良好的导电性且价格较低，但其在空气中表面容易氧化，导电性能不够稳定，目前主要用于电磁屏蔽材料和印刷线路引线材料中导电填料。
1.2.3金属氧化物填充型导电高分子
&&& 多种金属氧化物都具有一定导电能力，熔点高、抗氧化能力强、价格适中，也是较理想的导电填充材料，如氧化锡、氧化锌、氧化钒、氧化钛等。金属氧化物的突出特点是无色或浅色，但电阻率相对较高是金属氧化物添加材料的主要缺点。
&&& 何晓伟等采用溶液共混的方式制备聚乙烯醇/锑搀杂二氧化锡(PVA/ATO)纳米复合材料，纳米ATO在PVA基体中分散良好，在ATO含量较低的情况下即可获得导电性能及机械性能良好的复合材料；当ATO的质量分数在2.5~5％时，PVA/ATO复合材料的电导率发生突跃，电导率可达到10-4S/cm。
&&& Rajasudha G等采用溶胶-凝胶法合成ZnO纳米颗粒，在添加表面活性剂存在的条件下通过化学方法制得聚吲哚纳米颗粒，最终通过原位聚合和掺入技术合成了聚吲哚-ZnO纳米复合高分子电解质。为增强复合材料的离子导电性，向体系中加入了LiClO4，在阻抗谱下测得该电解质在50℃下电导率为4.404&10-7S/cm。
2复合型导电材料的应用
2.1复合型导电塑料
&&& 导电塑料按其组成及制备工艺不同可分为本征型和复合型两大类，实际应用中90％以上属于复合型。复合型导电塑料一般是以各种热固性或热塑性聚合物为基体，加入导电填料和改性添加剂等复合而成。常用的基体材料有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、尼龙（PA）等。复合型导电塑料常作为电磁屏蔽材料、抗静电材料、塑料芯片、便携式电源等而广泛应用。
&&& 侯绍宇等采用聚乙烯为基体，炭黑和石墨为导电填料，通过碳布做增强骨架，制备了钒电池三明治型导电塑料基复合双极板。该双极板在100mA/cm2的电流密度下，电流效率为97％，电压效率达到82％，能量效率达到80％。
&&& 薛俊等采用球磨共混-热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯/石墨包覆纳米铜(UHMWPE/GECNP)复合材料，当GECNP体积百分含量为12.8%时，复合材料电导率可达7.55 S/cm。
2.2复合型导电橡胶
&&& 复合导电橡胶以普通橡胶为基体，添加导电填料混合而成，具有柔韧性好、易加工以及导电、导热等性能，在抗静电、导电、电磁屏蔽/吸波、传感等领域得到广泛应用。用于导电橡胶的基体材料一般有天然橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。复合导电橡胶的导电性能与导电填料相对填充浓度和填充网络结构、聚合物类型、粘度以及填充填料在聚合物基材中分散情况等有关。
&&& 柳学义等以硅橡胶为基体，导电炭黑T60为填料，制备了填充型硅橡胶复合材料。分析了炭黑填充量、硫化剂用量、硫化时间3个因素对导电硅橡胶物理和导电性能的影响。当炭黑/硫化剂用量比为20∶7，硫化时间为11min时，橡胶的物理和导电性能达到最佳。
&&& 张玉刚等采用溶液共混法，在功能化碳纳米管与炭黑的体积比为4∶21时，制成了一种新型碳纳米管/炭黑/硅胶多相复合材料，具有良好的电学和温度稳定性，压阻线性较好，可用于制备性能优良的柔性触觉传感器。
2.3复合型导电涂料
&&& 导电涂料是伴随现代科学技术而迅速发展起来的功能涂料，至今约有半个世纪的发展历史。导电涂料具有导电和排除积累静电荷的能力，近十年来，导电涂料已在电子、电器、航空、化工、军工与民用等多种工业领域中得到应用。
&&& Anisha Mary Mathew等以H2SO4溶液作为电解质，在恒电位下通过电化学聚合方法合成了丁苯橡胶(SBR)/PANI复合涂层，并在不同的腐蚀介质(3.5% NaCl和0.5M HCl)下，采用Tafel极化曲线、开路电位测量和电化学阻抗谱对聚苯胺及聚苯胺复合涂料的耐腐蚀性能进行了比较研究，结果表明：SBR/PANI复合涂层具有更好的耐腐蚀性。
&&& 复合导电高分子材料具有质量轻、耐用、导电性能稳定、成本低、易于加工、适于大规模大批量生产等特点，在光电子器件、能源、信息产业、传感器、以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广阔的应用发展前景，而且随着现代科技的速发展，这种新型材料的需求量也会越来越大，所以复合型导电高分子材料的研究和开发应用具有良好的发展前景。【图文】复合型导电高分子_百度文库
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复合型导电高分子
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&&复合型导电高分子材料
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你可能喜欢名称：复合导电性高分子材料;electroconducticonductive composite polymer 导电性复合高分子材料是由导电性材料与非导电的高分子材料复合而成的。复合方法可以是在高分子材料内部添加导电性材料粉末或者纤维等，也可以是在非导电基质上形成导电表面层而构成高分子导体。电气、电子设备中使用的有机导电材料多数为这种导电性复合高分子材料。其中前者主要是在、、、等聚合物中添加银、钯、镍、铜、等导电性填充材料复合而成。添加型复合导电材料的导电机理有人认为是填充材料在中构成网状的连续导电通路，也有人认为是在导电微粒之间距离足够小时构成所谓导电“隧道”，其证据为在下绝大多数导电微粒并未接触，形成网络。无论如何，导电性填料需要达到一定的添加浓度才能发挥作用。导电性复合高分子材料的制备方法包括混合压制成型法、混合熔铸法和法等。复合型根据使用途径划分包括导电性、、电热元件、小型电阻器、抗静电和防电磁干扰材料、材料等，其中导电性黏合剂和导电涂料用于精密电子产品中器件的连接和固定，对电子产品的小型和微型化十分有利。非金属电热元件可以制成保温垫、保温拖鞋、房屋加热等块状电发热材料。抗静电和防电磁材料用于电子设备的外壳和电子设备机房的地板。由制成的电极已经广泛用于计算机和电子琴等设备的按键。这种材料在其他领域也具有潜在的用途。 　　
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