分析不同微结构炭黑填充聚丙烯导电性能与其在电阻焊接中运用科技

摘要：聚合物基导电复合材料的导电性能取决于复合系统的导电网络,而导电填料本身的种类、微结构以及分散情况等因素对导电网络具有至关重要的影响。炭黑(CB)微结构多样、品种齐全,与聚合物复合易成型加工,所得制品导电性能持久稳定,是目前运用最为广泛的导电填料。由此,本论文探讨炭黑微结构对复合材料导电性能的影响,并探讨导电复合材料在电阻焊接领域中的运用。首先,本论文采取三种平均粒径相近而微结构不同的炭黑填充到聚丙烯(PP)基体中制备成导电复合材料,考察这三种不同复合系统的导电渗流和流变渗流。结果表明,低比表面积炭黑CB-N660、中比表面积炭黑CB-K300及高比表面积炭黑CB-K600填充聚丙烯复合系统出现导电渗流和流变渗流现象所需的炭黑含量依次减少。这是由于炭黑平均粒径接近时,比表面积越大,相同含量的炭黑在聚丙烯基体中的颗粒密度越大,越易形成炭黑网络结构。而导电渗流是炭黑网络在电场中的电学响应,流变渗流是炭黑网络在应力场中的力学响应,由此两者的渗流闽值相近。其次,本论文考察了三种不同微结构炭黑填充聚丙烯复合材料的体积电阻率-温度效应,发现高比表面积炭黑CB-K600填充聚丙烯复合系统具有特殊的NTC-PTC-NTC三阶段体积电阻率-温度效应。另外,高比表面积炭黑CB-K600填充聚丙烯复合系统的PTC效应弱,电发热温度可以高于聚丙烯基体熔融温度,由此可用于热塑性聚合物及其复合材料的电阻焊接领域。最后,将高比表面积炭黑CB-K600填充聚丙烯复合材料制备成加热单元,采取简单搭接焊接形式,电阻焊接连续玻璃纤维增强聚丙烯(CGF-PP)复合材料样条,详细探讨了加热单元的性质、焊接电压、焊接时间和焊接压力等工艺参数对焊接质量的影响,CGF-PP样条的焊接系数在0.55～0.70之间。关键词：炭黑论文聚丙烯论文微结构论文导电渗流论文流变渗流论文体积电阻率-温度效应论文电阻焊接论文

致谢6-8

摘要8-9

ABSTRACT9-11

目录11-13

第1章 绪论13-32

1.1 前言13-16

1.1.1 探讨背景13

1.1.2 导电复合材料的一般特点13-14

1.1.3 导电复合材料的导电原理14-15

1.1.4 导电复合材料的运用领域15-16

1.2 聚合物基导电复合材料探讨进展16-21

1.2.1 聚合物基体对导电网络的影响16-18

1.2.2 导电填料对导电网络的影响18-20

1.2.3 导电复合材料的体积电阻率-温度特性20

1.2.4 导电复合材料的动态流变行为20-21

1.3 热塑性复合材料的熔融连接技术21-27

1.3.1 熔融连接技术概述21-22

1.3.2 电阻焊接原理及技术优势22-23

1.3.3 电阻焊接基本历程及装置23-24

1.3.4 热塑性复合材料电阻焊接技术探讨近况24-27

1.4 探讨课题的提出27-28