碳系填料在聚合物基导电复合材料中的应用
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对 高频 电磁辐 射具有 很好 的屏蔽 作 用， 由于保 留 了橡 胶 的柔韧特 性 ， 可被用 于填补 电 子设 备金属 外壳 或 电磁屏 蔽 室 门 窗 的缝 隙 ， 到 起 防止 电磁泄 漏 、 阻隔 电磁 干扰 的作用 ＿ ］ ２。
同聚合物 中分 散性 的差 异 ， 复 合体 系 中产 生偏 在
第 ６期
曾 敏 等 ． 系 填 料 在 聚 合 物 基 导 电复 合 材 料 中 的 应 用 碳
聚 合 物材 料 并 用 可 显 著 降 低 复合 材 料 的 电阻 率 ， 高 电磁 屏 蔽 性 能 ， 低 导 电渗 流 阈值 。 提 降
关键词 ： 系填料； 碳 聚合 物 ； 电性 能 ； 导 电磁 屏 蔽 性 能
中 图分 类 号 ： Ｑ３ ０ ３ Ｔ ３．８ 文 献 标 识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ０ ８ ０ ２ １ ） ６０ ７ — ５ １ ０ — ９ Ｘ（ ０ ０ ０ — ３ ８ ０
摘 要 ： 绍 碳 系 填 料 在 聚 合物 基 导 电 复 合 材料 中 的应 用 以 及 导 电 复 合 材料 渗 流 闯 值 的 影 响 因素 碳 系 填料 主 要 介 包 括炭 黑 、 墨 、 纤 维 和 碳纳 米 管 等 ， 各 类碳 系填 料 的研 究 应 侧 重 于 提 高其 本 征 导 电 性 能 ， 解 决 填 料 在 聚 合 物 基 石 碳 对 并 体 中 的分 散 问 题 。开 发 复 合填 料 是 拓 宽 碳 系 填 料在 电磁 屏 蔽 领 域 应 用 的有 效 途 径 。采 用 混 合 填 料 、 合 填 料 和 多 种 复
定 的补 强作用 ， 制得 的聚 合物 基 导 电 复合 材 料
密 度小 、 弹性好 、 能 稳 定 。填 料 的形 貌 、 粒 大 性 颗 小 和长径 比等会 影 响聚合 物基导 电复 合材料 的导
电性 能 ， 而影 响其 电磁屏蔽 效能¨ 。 进 ］
和形 貌 的填料 并用 可 以提 高填 料在聚 合物基 体 中 的最大填 充量 ， 合 材 料 可 以获 得 更好 的导 电性 复 能 。此外 ， 多种聚合 物材 料并 用 ， 用填料 在不 将 利
１ 传统 碳 系填料 起初 采用 的碳 系填 料 有炭 黑 、 墨 和 碳 纤 维 石
等 。炭 黑密度 小 ， 价格低 ， 稳定 性好 ， 结构 度高 ， 对
填料 的本 征导 电性能决 定 导 电复 合材料 达 到
的导 电性 能 ， 而填 料 的分 散 程 度会 影 响整个 体 系 的导 电渗 流 阈值 。为了提高 碳 系填料 的本征 导 电 性 能 ， 以用碳 系填料 与铜 、 、 等金 属材 料 复 可 银 镍 合， 由于金 属 的导电性 能优 异 ， 因此 复合 填料 的导
碳 系填料 主要包 含炭黑 、 墨 、 石 碳纤 维 和碳 纳 米 管等 。这些 填料 导 电性 能好 ， 聚合 物基 体 有 对
一
电性能 可显著 提 高 ， 可采 用 其 它 的磁 性 陶 瓷材 也 料 与碳 系填料 复合 ， 改变单 一填 料 的电磁特 性 ， 并
改 善填料 在 聚合物基 体 中的分 散性 。将 不 同品种
作 者简 介 ： 曾敏 （ ９ ２）男 ， 南 儋 州 人 ， 铁 研 究 总 院 在 读 １ ８一 ， 海 钢
博 士研 究 生 ， 要 从 事 电 磁屏 蔽材 料 的研 究 。 主
聚合物具 有 良好补 强 效 果 。 目前 ， 已开发 了多 种 不 同性质 和导 电性 能 的炭 黑［ 。陈克 正等 采用 ７ ｊ 华 光导 电炭黑 （ ３份 ） １ 填充 甲基 乙烯基 硅 橡 胶 ， 其
体 积 电阻 率 为 ４ ． ・ ｍ。宁 英 沛 等 采 用华 ７ ５Ｑ ｃ
光 导 电炭 黑 （０份 ） ２ 填充 硅橡 胶 ， 体 积 电阻 率约 其
为 １ ・ｃ ＯＱ ｍ。 李 鹏 等 ＿］ 用 中 超 耐 磨 炭 黑 （ ５ 】采 Ｄ ３
份） 制备 的导 电硅橡 胶体积 电阻率小 于 ２Ｑ ・ ｍ， ｃ
聚， 更易形 成 导 电通 路 网络 。聚 合 物材 料 的介 电
性质 、 门尼 粘度 和互容 性等 差别越 大 ， 聚作 用越 偏
强 ， 以大 大 降低 体 系 的 导 电渗 流 阈值 。虽 然 采 可 用非互 容 的聚合 物 并 用 可 以降 低 渗 流 阈值 ， 由 但 于基体 内部 界 面 分 离 会 使 复 合 材 料 物 理 性 能 变 差 ， 际选 材时应 注意综 合 考虑 。 实 本 文 主要介绍 碳 系填料在 聚合 物基 导电复 合 材料 中的应 用 以及 导 电复合 材料渗 流 阈值 的影 响
３８ ７
橡
胶
工
业
２ １ 年 第 ５ 卷 ００ ７
碳 系填 料 在 聚 合 物基 导 电复合 材 料 中的应 用
曾 敏 伍 江涛 。冯 猛 张羊换 王 新林 ， ， ， ，
（． 铁研 究 总 院 功 能 材 料研 究 所 ， 京 １钢 北 １ ０８ ；． 京 橡 胶 工 业 研 究设 计 院 ， 京 ０ ０ １２ 北 北 １ ０４ ） ０ １ ３
因素 。
高频 电磁 辐射 的 电磁 屏 蔽 效 能 （ 可 表示 Ｓ）
为 Ｓ 一Ａ＋Ｒ＋ Ｂ， 中 Ａ， 和 Ｂ 分 别 为吸 收损 式 Ｒ 耗 、 射损耗 和 内部反 射 损 耗［ 。 吸波 作 用 通 常 反 ６ ］ 是 由介 电损 耗 、 导损 耗 和 磁损 耗 引 起 。反 射 电 传 磁 波材 料要具 有 一定 的导 电性 能 ， 体 积 电 阻率 其
在 １Ｑ ・Ｃ３以 下 就 可 对 空 间 电 磁 辐 射 产 生 很 好 １ ３ ．
的屏蔽作 用 。内部反 射损 耗 一般 很 小 ， Ａ 大 于 当 １ Ｂ时可 以忽略 。聚合 物 基导 电复合 材 料 的导 ０ｄ 电性 能 良好 ， 电磁 屏蔽机 理 以反射 电磁波 为主 。 其
同聚合物 中分 散性 的差 异 ， 复 合体 系 中产 生偏 在
第 ６期
曾 敏 等 ． 系 填 料 在 聚 合 物 基 导 电复 合 材 料 中 的 应 用 碳
聚 合 物材 料 并 用 可 显 著 降 低 复合 材 料 的 电阻 率 ， 高 电磁 屏 蔽 性 能 ， 低 导 电渗 流 阈值 。 提 降
关键词 ： 系填料； 碳 聚合 物 ； 电性 能 ； 导 电磁 屏 蔽 性 能
中 图分 类 号 ： Ｑ３ ０ ３ Ｔ ３．８ 文 献 标 识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ０ ８ ０ ２ １ ） ６０ ７ — ５ １ ０ — ９ Ｘ（ ０ ０ ０ — ３ ８ ０
摘 要 ： 绍 碳 系 填 料 在 聚 合物 基 导 电 复 合 材料 中 的应 用 以 及 导 电 复 合 材料 渗 流 闯 值 的 影 响 因素 碳 系 填料 主 要 介 包 括炭 黑 、 墨 、 纤 维 和 碳纳 米 管 等 ， 各 类碳 系填 料 的研 究 应 侧 重 于 提 高其 本 征 导 电 性 能 ， 解 决 填 料 在 聚 合 物 基 石 碳 对 并 体 中 的分 散 问 题 。开 发 复 合填 料 是 拓 宽 碳 系 填 料在 电磁 屏 蔽 领 域 应 用 的有 效 途 径 。采 用 混 合 填 料 、 合 填 料 和 多 种 复
定 的补 强作用 ， 制得 的聚 合物 基 导 电 复合 材 料
密 度小 、 弹性好 、 能 稳 定 。填 料 的形 貌 、 粒 大 性 颗 小 和长径 比等会 影 响聚合 物基导 电复 合材料 的导
电性 能 ， 而影 响其 电磁屏蔽 效能¨ 。 进 ］
和形 貌 的填料 并用 可 以提 高填 料在聚 合物基 体 中 的最大填 充量 ， 合 材 料 可 以获 得 更好 的导 电性 复 能 。此外 ， 多种聚合 物材 料并 用 ， 用填料 在不 将 利
１ 传统 碳 系填料 起初 采用 的碳 系填 料 有炭 黑 、 墨 和 碳 纤 维 石
等 。炭 黑密度 小 ， 价格低 ， 稳定 性好 ， 结构 度高 ， 对
填料 的本 征导 电性能决 定 导 电复 合材料 达 到
的导 电性 能 ， 而填 料 的分 散 程 度会 影 响整个 体 系 的导 电渗 流 阈值 。为了提高 碳 系填料 的本征 导 电 性 能 ， 以用碳 系填料 与铜 、 、 等金 属材 料 复 可 银 镍 合， 由于金 属 的导电性 能优 异 ， 因此 复合 填料 的导
碳 系填料 主要包 含炭黑 、 墨 、 石 碳纤 维 和碳 纳 米 管等 。这些 填料 导 电性 能好 ， 聚合 物基 体 有 对
一
电性能 可显著 提 高 ， 可采 用 其 它 的磁 性 陶 瓷材 也 料 与碳 系填料 复合 ， 改变单 一填 料 的电磁特 性 ， 并
改 善填料 在 聚合物基 体 中的分 散性 。将 不 同品种
作 者简 介 ： 曾敏 （ ９ ２）男 ， 南 儋 州 人 ， 铁 研 究 总 院 在 读 １ ８一 ， 海 钢
博 士研 究 生 ， 要 从 事 电 磁屏 蔽材 料 的研 究 。 主
聚合物具 有 良好补 强 效 果 。 目前 ， 已开发 了多 种 不 同性质 和导 电性 能 的炭 黑［ 。陈克 正等 采用 ７ ｊ 华 光导 电炭黑 （ ３份 ） １ 填充 甲基 乙烯基 硅 橡 胶 ， 其
体 积 电阻 率 为 ４ ． ・ ｍ。宁 英 沛 等 采 用华 ７ ５Ｑ ｃ
光 导 电炭 黑 （０份 ） ２ 填充 硅橡 胶 ， 体 积 电阻 率约 其
为 １ ・ｃ ＯＱ ｍ。 李 鹏 等 ＿］ 用 中 超 耐 磨 炭 黑 （ ５ 】采 Ｄ ３
份） 制备 的导 电硅橡 胶体积 电阻率小 于 ２Ｑ ・ ｍ， ｃ
聚， 更易形 成 导 电通 路 网络 。聚 合 物材 料 的介 电
性质 、 门尼 粘度 和互容 性等 差别越 大 ， 聚作 用越 偏
强 ， 以大 大 降低 体 系 的 导 电渗 流 阈值 。虽 然 采 可 用非互 容 的聚合 物 并 用 可 以降 低 渗 流 阈值 ， 由 但 于基体 内部 界 面 分 离 会 使 复 合 材 料 物 理 性 能 变 差 ， 际选 材时应 注意综 合 考虑 。 实 本 文 主要介绍 碳 系填料在 聚合 物基 导电复 合 材料 中的应 用 以及 导 电复合 材料渗 流 阈值 的影 响
３８ ７
橡
胶
工
业
２ １ 年 第 ５ 卷 ００ ７
碳 系填 料 在 聚 合 物基 导 电复合 材 料 中的应 用
曾 敏 伍 江涛 。冯 猛 张羊换 王 新林 ， ， ， ，
（． 铁研 究 总 院 功 能 材 料研 究 所 ， 京 １钢 北 １ ０８ ；． 京 橡 胶 工 业 研 究设 计 院 ， 京 ０ ０ １２ 北 北 １ ０４ ） ０ １ ３
因素 。
高频 电磁 辐射 的 电磁 屏 蔽 效 能 （ 可 表示 Ｓ）
为 Ｓ 一Ａ＋Ｒ＋ Ｂ， 中 Ａ， 和 Ｂ 分 别 为吸 收损 式 Ｒ 耗 、 射损耗 和 内部反 射 损 耗［ 。 吸波 作 用 通 常 反 ６ ］ 是 由介 电损 耗 、 导损 耗 和 磁损 耗 引 起 。反 射 电 传 磁 波材 料要具 有 一定 的导 电性 能 ， 体 积 电 阻率 其
在 １Ｑ ・Ｃ３以 下 就 可 对 空 间 电 磁 辐 射 产 生 很 好 １ ３ ．
的屏蔽作 用 。内部反 射损 耗 一般 很 小 ， Ａ 大 于 当 １ Ｂ时可 以忽略 。聚合 物 基导 电复合 材 料 的导 ０ｄ 电性 能 良好 ， 电磁 屏蔽机 理 以反射 电磁波 为主 。 其