石墨/剑麻填充聚丙烯电磁屏蔽材料加工性能研究

作     者：周卉青 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何和智

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：聚丙烯 剑麻 石墨 电磁屏蔽材料 加工性能 

摘      要：随着科学技术进步，电磁波污染引起电子仪器设备故障，危及人类大众的身体健康，又会造成国家政治、经济、国防、科技等重要部门的情报泄密，危及国家安全。研究聚合物加工性能对电磁屏蔽材料的加工连续化、规模化等实际生产具有巨大的理论指导意义，既可以满足我国聚合物材料电磁屏蔽领域技术发展的要求，又可以改变我国相关性能材料依赖进口的现状。本文设计并制备了不同加工方式、不同纤维、不同填充含量、定PP含量和定SF含量的复合材料，研究石墨/剑麻填充聚丙烯电磁屏蔽材料的屏蔽效能、流变性能、力学性能和热学性能。 实验结果表明：开炼加工剪切弱，屏蔽效果最好，但剪切粘度较大，幂率指数小，稠度系数大，加工性能差。另外由于剪切小，所以分散较差导致拉伸和弯曲性能都相对较差。玻璃纤维复合材料，剪切粘度小，幂率指数大，稠度系数小，加工性能优异，特别力学性能良好，但是屏蔽性能差不适合做屏蔽材料。而蒸汽爆破剑麻复合材料屏蔽性能、拉伸和冲击性能都比未蒸汽爆破剑麻复合材料好，但剪切粘度大，幂率指数小，稠度系数大，加工性能变差。随着蒸汽爆破剑麻和石墨填充含量的增加，屏蔽效能变大，在填充含量为40%-50%时会有逾渗阈值，在填充含量为50%时最大值约23dB，但剪切粘度依次变大，幂率指数小，稠度系数大，加工性能差。蒸汽爆破剑麻纤维和石墨粒子的加入可以提高弯曲性能和抗冲击，但会造成拉伸强度的下降，加工性能有所下降，加工变困难。研究表明SF/G的配比为40/10时，复合材料有最好的屏蔽效能，最大值约28dB。剑麻和石墨的加入都使材料的剪切粘度变大，但剑麻添加含量无论是10%还是50%，其复合材料的在低剪切速率下表观剪切粘度变化并不大，而在高剪切速率下随着SF/G配比的增大，复合材料表观粘度减小，剪切变稀更明显。冲击强度随着SF/G配比的变小而降低。实验中除去纯剑麻（SF/G=50/0）和纯石墨（SF/G=0/50）填充之外，拉伸和弯曲性能只和总填充含量有关，而与SF/G比例关系不大。定SF含量的情况下，随着石墨含量的增加，复合材料的屏蔽效能逐渐升高，特别在到达30%-40%间会有突变点。当石墨填充含量超过20%后，随着石墨填充含量的增加，剪切粘度增大比较明显。在定SF含量的情况下石墨含量10%时拉伸性能最好。拉伸模量随着石墨含量的增加而增大，石墨含量20%时达到最大。弯曲模量随着石墨含量的增大而增大，冲击强度随着石墨含量的增大而减小，加工性能有所下降，加工变困难。