碳纳米纤维在制备导电复合高分子材料中的应用

碳纳米纤维在制备导电复合高分子材料中的应用
阿荣高娃
【摘要】利用功能化高分子复合材料、碳纳米纤维与常规聚合物复合制备高性能化学高分子材料在学术界和工业界引发各种兴趣,但是关于利用通用高分子制备导线高分子材料和CNF依旧面临一些问题,主要包括表面修饰和分散程度的关系、CNF表面修饰以及CNF逾渗值过高等等,现如今,研究热点着重于研究功能化CNF 的结构、导电性能以及分散形态之间的关系,构建有关的导电物理模型,研讨有关导电机理.
【期刊名称】《化工中间体》
【年(卷),期】2018(000)010
【总页数】2页(P68-69)
【关键词】碳纳米纤维;制备;导电复合高分子材料;应用
【作者】阿荣高娃
【作者单位】内蒙古民族大学内蒙古 028000
【正文语种】中文
【中图分类】T
碳纳米纤维、碳黑、碳纤维以及碳纳米管都属于元素碳的同素异性体，因为其具有良好的耐化学、导热、耐候以及导电等特征，而且具备较好的拉伸强度。

因此，务必要充分利用这些特征，使其与高分子复合、制备高性能化聚合物复合材料能够得
到相关行业的热切关注。

同时，开展许多有关探究工作，分布在不同的领域，比如：导热、气敏、电磁防护以及力学增强等等。

1.碳纳米纤维制备方式
碳纳米纤维（CNF），简单来说，是由碳氢化合物在合金催化剂及金属表面催化
化学气相沉淀形成的，也可以将其称为气相增长CNF。

直径控制在5-200mm之间。

热导率也处在两者之间，CF与拉伸强度是相似的，其体积电阻率都在10-3—10-4Ω•cm。

从当前美国Cheap Tubes公司的报价来看，99%纯度CNT价格是
在17000-175000美元/kg，并且CNF生产技术的日趋成熟，其价格不断减少。

因此，在制备中应用的聚合物复合材料，CNF具有一定的经济优势和较强的潜在
能力。

最近几年，即便关于CNF聚合物体系的探究有一些报道，但是与CNT的
报道数量相比之下，仍旧是非常少的。

所以务必要积极开展与CNF相关的研究工作，使其可以完全替代CB在某些方面的具体应用，也可以利用其和CNT结构的
相似特征，在相关方面的研究中替代CNT，在很大程度上也可以促进科技的高速
发展，积累丰富的数据信息。

2.碳纳米纤维在制备导电复合高分子材料中的应用分析
最近几年，通过对无机导线粒子，填充聚合物制备导电高分子复合材料进行充分合理的利用。

因为其涉及的原因是各方面的，比如：易于加工、密度相对较小等等，所以有许多研究学者对其进行研究。

一般来说，导线填料的原材料是多方面的，主要包括两个方面，一方面是银、铜等纤维、丝；另一方面是碳素材料，主要包括CNF、CCB等等。

但是因为在氧气氛中的金属填料性质很有可能引起一层不导电
氧化物薄膜，所以在某种程度上对该材料的导电性造成直接影响。

除此之外，碳素材料不仅具备与金属类似的电导率，而且具备相当强的化学稳定性，在价格上具有一定的优势。

由于电子设备的应用范围是非常广泛的，因此有些类型的电气设备所造成的电磁波，
势必对周围的其他设备形成较强的磁性干扰，造成不同的问题出现及对信号传送形成不良的影响。

但是若受到非常严重的电磁干扰，很有可能形成一种非常强的电磁污染，对人们的身体健康和心理健康产生不同程度的威胁，从而间接破坏生态环境的平衡。

想要在相当复杂的电磁环境中确保电子设备可以能够维持相对稳定的运行状态，并且减少电子设备自身对生态环境产生的电磁污染，应该注重电气设备的EMI防护。

通常，基体放射原理是EMI防护原理的重要组成部分。

而基本反射强
度正比保持在磁导率和电导率两者之间，所以高性能的防护材料应该具备以下两点：第一，防护材料必须要具备可自由移动的电荷载体。

但是因为防护材料属于导体，尽管该条件无法准确评判防护材料质量是否合格，但是具备导电性能的防护材料能够充分发挥出现较好的防护作用。

第二，防护材料中包含磁二极致，相对较大的磁导率有助于提高吸收强度。

一般来说，防护效率可以用分贝表示。

如果分贝是
20dB，说明已经电磁波过滤掉99%。

如果分贝是10dB，说明电磁波已经过滤掉90%。

防护效率和过滤掉电磁波呈现正比例的关系。

如果防护效果不断提高，其
过滤掉的电磁波就越来越完整，并且防护质量越来越好。

因此，碳素材料填充聚合物制备EMI防护材料的应用前景是相当广阔的。

对碳素
填充聚合物复合材料进行制备，围绕怎样形成全面系统的导电网络而造成各种问题出现，而且有些问题依旧没有及时解决，甚至相关部门也没有开展相关的探讨。

这些问题具体在以下三点：其一，逾渗值。

所谓的逾渗值是指基体内形成的导电网络，并且与多种因素有关，比如：材料制备、填料长径比方法等等。

高逾渗值不只是无形中增加成本，并且导致材料力学性能降低，其关键原因在于基体和原料费用存在非常大的差距。

同时，CB填充聚丙烯逾渗值必须要严格控制在2%-4%，填充尼
龙控制在25%左右。

如果对双逾渗方式进行科学的运用，能够有效降低CB逾渗值。

相对于CNF来说，若其长度严重相区大小，其就无法充分发挥出其作用。

第二，制备方式。

一般制备方式主要包括溶液方式、原位生成、熔融共混。

各种方法
决定了导电填料的取向、分布等等，进而影响逾渗值的大小。

共混具有较强的实用性，主要适用于大规模生产，但是相对于工业上的应用存在较大的难度，必须要有效处理溶剂。

其三，复合材料的结构表征。

有关CNF在基体的分散，通过合理利
用扫描电镜和原子力显微镜方法，进行直观的分析、观察和预测。

因此，通过有效利用现如今已有的技术手段，定量化表征CNF的分布形态就具有极为重要的作用，不仅将CNF的分布形态得到正确反映，而且能够合理的整合优化加工条件和正确
的评估表面改性效果。

3.结语
现如今，碳纳米纤维制备导电高分子复合材料在重点推广新能源经济的现代化社会占据相当重要的地位。

随着新型导电高分子复合材料的积极开发和普遍应用，能够更快的促进碳科学的不断探究。

此外，可以从根本上及时解决我国在碳纳米纤维制备复合材料长时间依赖从其他国家购买的问题，坚信在不久的未来能够成为新兴的多功能材料，从而促进我国碳纳米纤维制备导电高分子复合材料的发展，加强其各方面的使用性能。

【参考文献】
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