【正文】 3 章 實驗結(jié)果與討論 體積電阻率測試 當(dāng)樣品電阻大于 108 Ω時，利用高阻儀測量；當(dāng)電阻小于 108 Ω時，采用四電極法測試，電壓和電流使用數(shù)字萬用表測量，然后計算電阻值。 圖 31 是兩種 CB 填充 PP 復(fù)合材料的電阻率（ ρ ）與 CB 質(zhì)量分?jǐn)?shù)（ WCB）之間的關(guān)系曲線。從圖 31 中可以看出，當(dāng) WCB 較低時，復(fù)合體系的 ρ 隨 WCB的增加而下降，但變化幅度較?。欢?dāng) WCB 達到某一臨界值（逾滲閾值）時，復(fù)合體系 ρ 開始大幅度減小， WCB在較小的變化范圍內(nèi) ρ 的降幅可高達 12 個數(shù)量級；但是，當(dāng) WCB 大于逾滲閾值后，由于導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)已形成，再增大 WCB，對復(fù)合體系 ρ 影響不大，曲線下降趨勢放緩。 復(fù)合材料的導(dǎo)電性能取決于導(dǎo)電填充物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和導(dǎo)電填充物顆粒之間相互接近的程度。當(dāng)導(dǎo)電顆粒相互隔離時，復(fù)合材料的電導(dǎo)率很小，屬絕緣體；隨著導(dǎo)電填充物質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷增加，導(dǎo)電顆粒之間直接接觸，形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，復(fù)合材料的電導(dǎo)率迅速增大，出現(xiàn)滲流效應(yīng)；超過逾滲閾值后，新填入的導(dǎo)電顆粒主要參與已形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，形成新的電流通道的概率明顯減小，因此 復(fù)合材料電阻率的變化減慢。 22 CB 的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 圖 31PP/CB 復(fù)合體系電阻率與 CB 質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系 比較圖 31 中的兩條曲線可知，復(fù)合材料 ρ 及逾滲閾值與 CB 種類關(guān)系密切。其中， PP/Vulcan XC72 體系的逾滲 閾值約為 %，而 PP/40B2 體系的逾滲閾值約為 %，說明 PP/Vulcan XC72 體系的導(dǎo)電性能優(yōu)于 PP/40B2 體系。不同 CB填充的 PP 復(fù)合體系所顯示的導(dǎo)電性能的差異主要是由 CB 的性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)所決定的。 CB 的 DBP 吸收值越大，說明其結(jié)構(gòu)性越高；并且 CB 的結(jié)構(gòu)又取決于聚集體的尺寸、形狀以及每一聚集體中粒子的數(shù)量，其中由大量支化和交聯(lián)原生粒子構(gòu)成的聚集體組成的 CB 稱為“高結(jié)構(gòu)” CB，而由相對少量原生粒子構(gòu)成的聚集體形成的 CB 稱為“低結(jié)構(gòu)” CB。高結(jié)構(gòu)性 CB 比低結(jié)構(gòu)性 CB 的聚集體具有更發(fā)達的鏈狀或 葡萄狀結(jié)構(gòu)，堆積時更松散，空隙更多。對于導(dǎo)電 CB，結(jié)構(gòu)性越高，其鏈狀結(jié)構(gòu)越容易在聚合物基體中相互接觸，交織連接形成空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，因此導(dǎo)電性能越好。對于導(dǎo)電 CB，粒徑越小，表面越粗糙多孔，則單位體積內(nèi)的粒子數(shù)目就越多，比表面積也就越大，復(fù)合體系中的電接觸點就越多，粒子之間的間距越小，導(dǎo)電性能越好。與 CB 40B2 相比， CB Vulcan XC72 的結(jié)構(gòu)性較高，比表面積較大，因此 PP/Vulcan XC72 復(fù)合體系具有較好的導(dǎo)電性能。 23 第 4 章 結(jié)論 （ 1） 隨著炭黑含量增加， 兩組復(fù)合體系制備的復(fù)合材料的體積電 阻率均下降， 但電阻率的下降與炭黑含量并不成正比。 （ 2） 存在一個狹窄的突變區(qū) ( 1% ~5%之間 )，曲線斜率很大，在此區(qū)域內(nèi)炭黑含量的細(xì)微變化均會導(dǎo)致電阻率的顯著變化；炭黑含量大于 5% 后，曲線趨于平緩，斜率很小，材料的體積電阻率隨著炭黑含量的增加略為減小，但變化不是很明顯， 兩種 CB 填充的 PP 復(fù)合材料均表現(xiàn)出導(dǎo)電逾滲行為。 （ 3） 不同種類的 CB 填充體系有不同的逾滲閾值， CB 的結(jié)構(gòu)性越高，比表面積越大，則導(dǎo)電性能越強，相應(yīng)的復(fù)合體系具有較低的逾滲閾值。 （ 4） PP/Vulcan XC72 體系的逾滲閾值約為 %，而 PP/40B2 體系的逾滲閾值則約為 %。 （ 5） 本次實驗結(jié)果所得的曲線與前文中的逾滲經(jīng)典曲線具有很好的一致性，進一步說明了逾滲理論的正確性。 24 參考文獻 [1]許向彬 .通過微觀形態(tài)控制降低導(dǎo)電高分子復(fù)合材料逾滲值得研究進展 .高分子通報，2021， 7（ 7）； 36~37 [2]伏廣偉，賀顯偉，陳穎 .導(dǎo)電纖維與紡織品及其抗靜電性能測試 .紡織導(dǎo)報， 2021（ 6）；112~115 [3]高廣艷 .碳黑 /聚酯復(fù)合纖維中導(dǎo)電組分的研究 .天津工業(yè)大學(xué)， 2021； 10~73 [4]楊瑞成，羊海棠，彭采宇 等 .逾滲理論及聚合物脆韌轉(zhuǎn)變模型 .蘭州理工大學(xué)學(xué)報， 2021，（ 1）； 26~29 [5] R ZALLEN. The Physics of Amorphous Solids[M]. New York [6] ELUX. Models Proposed to Explain the Electrical Conductivity of Mixtures Made of Conductive and Insulating Materials[J ].J Mater Sci ,1993 (28) :285～ 301 [7] R SCHUELER ,J PETERMANN. Agglomeration and Electrical Percolation Behavior of Carbon Black Dispersed in Epoxy Resin[J ].J Appl Polym Sci ,1997 ,63 :1 741～ 1 746 [8] K CHEAH ,M FORSYTH,G P SIMON. Processing and Morphological Development of Carbon Black Filled Conducting Blends Using a Binary Host of Poly (Styene coAcrylonitrile) and Polystyrene[J ]. J Macromol Sci PartB Polym Phys ,2021 ， 38 :3 106～ 3 119 [9] I CHODAK,I KRUPA. Percolation Effect and Mechanical Behavior of Carbon Black Filled Polyethylene[J ]. J MaterSci ,1999 ,18 :1 457～ 1 459 [10]劉生麗，馮輝霞，張建強等 .逾滲理論的研究及應(yīng)用進展 .應(yīng)用化工， 2021， 7（ 7）； 1074~1079 [11]B WESSLING. Electrical Conductivity in Heterogenous Polymer Systems[J ]. Polym Eng Sci ,1991 ,31 (16) : 1 200～ 1 206 [12]Sherm an R D, M iddleman L M. P olym Eng Sci,1983,( 23)。36~38 [13]Zallen,Y The physics of Amorphous Solids[M].New York:Wiley .~210 [14] WU Souheng. Phase structure and adhesion in polymer blends:A criterion for rubber toughening [ J] . Polymer,1985 ( 26) :1 8551 863 [15] ALLA M ,WU Souheng. Percolation model for brittletough transition in nylon/ rubber blends [ J] . Polymer,1988( 29) :2 170~2 173 [ 16] 鄭強， 馮金茂， 俞月初等 . 聚合物增韌機理研究進展 [ J] . 高分子材料科學(xué)與工程， 1998( 14) : 12~15 25 [17]王亮亮，陶國良 聚丙烯 /鋁粉復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的研究 [J] 復(fù)合材料學(xué)報， 2021， 18（ 4）；47~48 [18]Clingerman ,dissertation for PhD of Michigan Technological University[D].~30 [19] Foulger S H,Gregory R V. National Textile Center Annual Report :M00 C07[R]. ~42 [20] 雷忠利 ，戚長謀 ，孟雅新 ，等 . [J ]. 高分子通報 ， 1996(3) :69~73 [21] Kalyon D M,Birinci E,Yazici R ,et al. [J ]. Poly. Eng. Sci. ,2021 ,42(7) :16~19. [22] Orlikowski J. [J ].J. ,2021 ,2(1) :19~25. [23] Bohm S,Holness R J ,McMurray H N ,et al. [J ]. Eurocorr 2021,U. K. :London. Sept ~82 [24] Flahaut E,Peigney A ,Laurent C,et al. [J ]. ,48:38~43. [25] Toker D ,Azulay D ,Shinomi N ,et al. [J ]. Phys. Rev. B. ， 2021 ， 55~71 [26] Runyan J ,Gerhardt R A ,Sana C,et al. [J ].J. Am. Ceram. Soc. ， 2021 ， 84(7) :14~19. [27] 王玉成 ，傅正義 . [J ]. 復(fù)合材料學(xué)報 ， 2021 ， 19(1) :49~60 [28] 龐乾駿 . [J ]. 應(yīng)用科學(xué)學(xué)報 ， 1998 ， 16(1) :24.~28 [29] 王秀峰 ，王永蘭 ，金志浩 . [J ]. 復(fù)合材料學(xué)報 ， 1998 ， 15(3) :75~79 [30]羅延齡，王庚超，張志平 .PTC 特性的復(fù)合導(dǎo)電體系中炭粒子分布的逾滲模型與電阻率的計算 .高分子通報， 1998， 12（ 4）； 24~25 [31]梁基照，楊銓銓 .導(dǎo)電高分子復(fù)合材料逾滲閾值的預(yù)測 .華南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2021， 8（ 8）； 80~81 [32]許向彬 .通過微觀形態(tài)控制降低導(dǎo)電高分子復(fù)合材料逾滲值的研究進展 .高分子通報，2021， 7（ 7）； 36~37