导电金属纤维在塑料中的应用

导电金属纤维在塑料中的应用天津工业大学简介天津工业大学是教育部与天津市共建、天津市重点建设的全日制普通高等学校。

学校目前总占地面积230.8102万平方米，总建筑面积97.0527万平方米。

一级学科博士点：2个二级学科博士点：14个一级学科硕士点：17个二级学科硕士点：71个专业硕士：4个工程硕士授予领域：15个本科专业：49个高职专业：5个博士后流动站：2个学校现有国家重点学科：1个天津市“重中之重”学科：3个天津市重点学科：8个天津市重点发展学科：1个国家级特色专业：6个省部共建国家重点实验室培育基地：1个教育部重点实验室：2个天津市重点实验室：4个教育部工程研究中心：2个天津市工程技术中心：3个天津市技术推广中心：1个学校现有专任教师1500余人，其中具有高级职称人员700余人，特聘两院院士和国外兼职教授50余人。学校产学研结合走出特色之路。形成了以纺织复合材料、中空纤维膜分离技术、特种功能纤维材料、纺织油剂助剂、半导体照明与材料、机电设备集成制造等研究为特色的科研优势，多项科研成果被成功应用于节能环保、新材料等国家战略性新兴产业和国防高科技产业。科研特色团队名称带头人研究内容纤维新材料肖长发、徐乃库吸油纤维、UHMWPE纤维改性、压力响应性PU中空纤维膜、PVDF中空膜等高技术纤维张兴祥熔纺PAN纤维、调温蓄热纤维等新型纤维材料与产品开发程博闻、丁长坤导电纤维、生物源纤维、阻燃纤维、相变纤维、功能非织造布等生物与纺织材料安树林芳香纤维、药物缓释纤维等生物源纤维尹翠玉、宋俊新溶剂法纤维素纤维制备技术、聚酯纤维改性高性能复合膜及其应用研究张宇峰、陈英波PE基人工肺用中空纤维膜、纤维素纤维新溶剂法、储能纤维等科研团队2009年度国家科技进步二等奖复合型导电纤维系列产品研制与应用开发获奖人：程博闻,施楣梧,李杰,黄庆,丁长坤,盛平厚,肖长发,杨春喜,金欣,崔宁中国纺织科学研究院天津工业大学总后勤部军需装备研究所直线位移传感器位移传感器抗静电中空板笔记本电脑手机壳电位器导电镊子良好的导电性、导热性柔韧性和耐蚀性大长径比和接触面积易形成导电网络导电塑料的导电率高电磁波屏蔽材料：10-3-100Ω·cm金属纤维特性⒈拉拔法 金属纤维表面光滑，尺寸精确。但工序复杂，生产周期长，价格昂贵。⒉切削法 以固态金属为原料，用刀具将其切削成纤维屑。方法简单，生产周期短，成本较低。但纤维截面不易均匀、光滑。⒊熔抽法 从液态金属直接生产金属纤维。成本较低，需专门设备。金属纤维的制造方法

常用金属纤维铜纤维银纤维镍纤维不锈钢纤维⒈预处理 除去纤维表面粘附的灰尘和杂质，然后用清水漂洗干净。⒉表面处理 增强纤维与聚合物的相容性和结合程度 改善加工性能和机械强度 降低导电位垒和提高材料导电性能 表面活性剂、硅烷（有机硅）偶联剂和钛酸酯偶联剂等金属纤维填充导电塑料的制备

⒊混料⑴单螺杆挤出机 剪切作用较小，纤维分散不易均匀。⑵双螺杆挤出机 剪切作用大 提高螺杆转速和延长混炼时间有助于纤维分散均匀 可能会降低纤维长径比⑶流变仪 可使纤维有一定长径比且分散较均匀，但生产能力有限。金属纤维填充导电塑料的制备

⒋成型 注射时宜降低螺杆转速和注射压力 提高机筒和模具温度 可加入适当的加工助剂 纤维在流动过程中有取向

纤维适宜的长径比:40-200金属纤维填充导电塑料的制备

逾渗现象(Percolation)：普遍存在于粒子填充型聚合物复合材料中，是指当填充粒子达到一定的浓度时，体系的某种物理性质发生突变的行为。不锈钢纤维：6%~9%（体积分数）时，复合材料体积电阻率下降5~6个数量级，导热系数增大。国内外研究现状及关键技术问题填充量与渗滤阀值范五一．表面改性对不锈钢纤维/HDPE复合材料性能的影响．高分子材料科学与工程，1997，13(2)：104-108纤维基体聚合物填充量与渗滤阀值长径比铜纤维ABS9vol%以上，突降小不锈钢纤维ABS和HIPS4vol%以上1015→104Ω·cm大不锈钢纤维PP1vol%，突降大谭松庭等．金属纤维/聚合物导电复合材料的性能研究．材料工程，1998，(12)：15-17，38

混炼时间纤维长度分散状态导电性2min2~5mm未分散开，呈团束状差2~6min较大长径比好好＞8min＜1mm好差混炼时间的影响国内外研究现状及关键技术问题高结晶度聚合物比低结晶度聚合物导电性好长度的影响没有含量大TheSEvaluesoftheSSFfilledcompositeswithvariouslengthsandweightpercentages.SEincreaseswithweightpercentageandfiberlength.国内外研究现状及关键技术问题POLYMERCOMPOSITES,2002,23,1003-1013(Taiwan)POLYMERCOMPOSITES,2002,23,1003-1013(Taiwan)国内外研究现状及关键技术问题SEMphotomicrographsofthecrosssectionofcompositesfilledwithNGFandSSF:(a)theshortNGFliesidebysidehardtoformconductivenet;(b)theSSFtwistandbendtoformconductivenet.纤维越长越容易团聚TheSSFdistributioninthecrosssectionofthecompositewith120°ringgate.Theopticalmicrographstaken(a)nearthesurface,(b)betweenthesurfaceandthecentralpart,(c)nearthecenterofthepart.POLYMERCOMPOSITES,2002,23,1003-1013(Taiwan)Photographsshowingdispersionof4wt%SSFincompositesmoldedwiththesameringgateangles(120°)andinjectionspeed(60%)fordifferentlengths.(a)4mm,(b)6mm.15wt%(56vol%)polyamide633wt%ofalow-meltingtin/zincalloywithameltingpointof199℃52wt%offinecopperfibers(averagelength:0.65mm,diameter:35um)PolymerEngineeringandScience,2009,49,1511–1524(Germany)Thecriticalconcentrationsofvolumerequiredforthisescalation-calledpercolationthresholdrangebetween20and25vol%forboththemetal/thermoplastichybridmaterialandthepolymerexclusivelyfilledwithcopper.国内外研究现状及关键技术问题电阻率均匀性Photographof4wt%6mmSSForientationanditsfinalcontentsinthematrixobservedatlocationsfromthegatetotheremoteendofthemoldat(a)lowinjectionspeed,(b)highinjectionspeed.国内外研究现状及关键技术问题POLYMERCOMPOSITES,2002,23,1003-1013(Taiwan)国内外研究现状及关键技术问题JournalofAppliedPolymerScience,2006,100,3280–3287(France,Germany)CorrelationbetweenresistivityandLSSFcontentasafunctionofdistancefrominjectionpointforPP/1.66%v/vLSSF(depth0.5mm).纤维缠结，呈无规线团，而不是硬棒状或螺旋SEMobservationoftransversecutinzone1and2respectively,fromrighttoleft.Fromlefttoright,spherulitesofPPandcylindritesofPP/0.56%v/vLSSFisothermallycrystallizedat135℃for21min.JournalofAppliedPolymerScience,200