填充型导电高分子材料加工及其性能研究
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作者:李一文
【摘 要】随着科学技术的不断发展，人们对填充型导电高分子材料的研究在也不断的深入，填充型导电高分子材料被应用的范围越来越广。基于此，本文通过填充型导电高分子材料加工工艺进行分析，论述了注塑机螺旋杆的转速、注塑压力和保压压力对填充型导电高分子材料导电性能的影响。
【关键词】填充型;导电高分子材料加工;材料性能
【中图分类号】TB324 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）21-0-01
前言
随着社会经济的不断发展，传统的导电材料已经不能满足人们的需求，因此，人们对于填充型导电高分子材料的研究非常重视。正常情况下，填充介质的形态、种类和数量会直接影响复合材料的导电能力。在现实生活中，高分子材料通常被认为是最佳的绝缘体，随着对高分子材料研究的不断深入，导电型高分子材料也被人们发现，随之快速的发展起来，被人们所熟知。
一、填充型导电高分子材料的加工工艺
填充型导电高分子材料的加工工艺共分为三个部分，一是混合工艺;二是成型工艺;三是后加工工艺。第一，混合工艺的作用主要是最大程度上将高分子材料混合均匀。主要包括以下几个流程，高速搅拌机混合—捏炼机混合—开炼机塑炼或塑化—密炼机塑炼或塑化—螺杆基础机塑炼或塑化。这个过程使高分子材料能够搅拌均匀，然后利用螺杆挤出机将高分子材料制造成粒状。第二，成型工艺是利用各种各样的成型加工方法将高分子材料的熔体制备成具有一定尺寸的材料。成型加工方法有很多，分别为真空、挤出、注塑、压延、吹塑、熔融抽丝等成型法。它的主要流程为反应注射—模压—传递模塑—层压—浇注—发泡等。第三，后加工工艺主要是对成型之后填充型导电高分子材料进行修饰、后处理等。其主要处理方法有三种，分别为机械加工、人工修饰、后处理等。机械加工主要有车削、铣削、钻削、锯削、冲切等;人工修饰主要有锉削、磨削、抛光、涂饰、印刷等，大多数成型机为直线往复螺杆类型，注塑成型包括两个过程，第一个过程为固体运输、熔体形成、混合与增压流动等步骤，第二个过程为模腔内的成型过程。流道系统的功能是将热熔提引入模腔，流道管道长度应该保持最短，从而减少熔体在流道内的热量损失，便于充型。在填充型导电复合材料制备中，熔体温度直接影响复合材料试样的电导率，当熔体温度较低时，会降低复合材料的电导率，所以流道的设计非常重要。后处理主要是对填充型导电高分子材料进行装配合表面处理。
二、填充型导电高分子材料的加工工艺对其导电性能的影响
1.注塑机螺旋杆的转速对填充型导电高分子材料导电性能的影响
在填充型导电高分子材料成型过程中，当注塑机中的螺旋杆的转速不断增加时，填充型导电高分子材料的电阻率的变化趋势是先变小后变大。因此，注塑机螺旋杆的转速对填充型导电高分子材料的导电性能影响是非常大的。在加工填充型导电高分子材料时，发现当注塑机中的螺旋杆的转速到达50～130r/min范围时，填充型导电高分子材料的电阻率在这一时间段中，会呈现整体下降趋势;当转速达到105r/min时，填充型导电高分子材料的电阻率比50～130r/min时间段的电阻率略高一些;当转速大于140r/min时，填充型导电高分子材料的电阻率会大幅度上升，也就是填充型导电高分子材料的导电性能变得越来越差。当螺杆的转速为140r/min时，此时填充型导电高分子材料的电阻率是最小的，大约在11.46Ω·mm左右，即在成型过程中，控制注塑机螺杆的转速在140r/min，填充型导电高分子材料的导电性能是最好的，因此，注塑机螺旋杆的转速对填充型导电高分子材料导电性能的影响是非常大的。
2.注塑压力对填充型导电高分子材料导电性能的影响
在填充型导电高分子材料成型过程中，注塑压力对填充型导电高分子材料的导电性能的影响也是非常大的。在加工填充型导电高分子材料时，发现当注塑压力小于80MPa时，填充型导电高分子材料的电阻率会随着注塑压力的逐渐增加而降低。这时填充型导电高分子材料的导电性能会慢慢的变好;当注塑压力在80MPa以上时，随着注塑压力的慢慢增加，填充型导电高分子材料的电阻率会逐渐上升，这时填充型导电高分子材料的导电性能会慢慢的变差。事后对这种现象进行分析，总结出两方面原因。其一是当压力小于80MPa时，在增加注塑压力的时候，填充型导电高分子材料的纤维长度会逐渐的减小，分散性变得越来越好，使得填充型导电高分子材料的导电性能变好;其二是当压力大于80MPa时，在逐渐增加注塑压力的过程中，填充型导电高分子材料内部熔体的流速会逐渐升高。同时内部的剪切力会逐渐变大，使纤维的流动方向与熔体的流动方向保持了一致，这样会不利于填充型导电高分子材料内部电网的形成，导致导电性能变差。
3.保压压力对填充型导电高分子材料导电性能的影响
在填充型导电高分子材料成型过程中，保压压力对填充型导电高分子材料的导电性能的影响也是非常大的。在加工填充型导电高分子材料时，发现当将保压压力降至64MPa以下时，随着保压压力的增加，填充型导电高分子材料的电阻率会逐渐的变小。当保压压力大于或等于64MPa时，填充型导电高分子材料的电阻率不会随着保压压力的变化而变化。事后对这种现象进行分析，得出的结果为，在填充型导电高分子材料加工时，保压压力对刚刚成型的材料有着补缩的作用。假如向填充型导电高分子材料中加入同等的石墨粉和NiCF，然后在逐渐增加保压压力，这时会发现石墨粉和NiCF的数量会增加。这种情况下，大大增加了填充型导电高分子材料内部的纤维与活性物质的接触面，使导电性能变得越来越好。
三、结论
综上所述，填充型导电高分子材料的加工工艺比较复杂，它对材料的导电性能影响比较大。经过上文分析可得，注塑机中的螺旋杆的转速在不同的区间对填充型导电高分子材料的导电性能影响不同;注塑压力以80MPa为临界值，小于80MPa时，导电性能好;大于80MPa时，导电性能差;保压压力以64MPa时，导电性能最好。因此，深入研究填充型導电高分子材料的加工工艺及性能意义重大。
参考文献
[1]成永峰.填充型导电高分子材料加工及其性能研究[D].河南工业大学，2012.
[2]刘远瑞.填充型导电复合材料的研究[D].浙江大学，2005.
作者简介：李一文（1982.3-），男，汉，本科/工程硕士，籍贯：甘肃天水，研究方向：高分子材料和化学工艺。
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