国内导电高分子材料发展，目前尚处于起步阶段，导电高分子材料制品无论种类、性能、还是与之相关的理论研究，均与发达国家有一定的差距 。因 此，导电高分子材料的研究在国内仍具有很大的潜力，导电高分子材料市场潜力很大，应用前景广阔 。研究选择以尼龙 6 (PA6)为高分子基体，以炭黑(CB) 和不锈钢纤维(SSFs) 为导电填料，研发力学性能及导电性能优异的导电尼龙材料。

本篇研究通过使用双螺杆熔融共混法，将炭黑和不锈钢纤维分别填充到 PA6 中， 制备得到 PA6 /CB、PA6 /SSFs、PA6 /CB/SSFs 复合材料，考察其电学和力学性能，结果表明: 单一导电填料填充的两相复合材料的导电性能随导电填料含量的增大而增强，电阻率增大; 炭黑与不锈钢纤维的复配可以协同提高复合材料的导电性能。

技术开发路线

下图为技术路线图，此项目研究单一导电填料填充尼龙 6 制备PA6 / CB、PA6 / SSFs 两相复合材料，以及两种导电填料复配填充尼龙 6 制备 PA6 / CB / SSF 三相复合材料的性能变化规律，从而得到低填充导电尼龙复合材料的制备工艺。

 技术路线图 

(1)不锈钢纤维(SSFs)和炭黑 ( CB)单独填充尼龙 6 两相复合材料的制备及电学力学性能研究 ;

(2) 不锈钢纤维 ( SSFs) 和炭黑 ( CB) 复配填充尼龙 6 三相复合材料的制备及电学力学性能研究 ;

(3) 尼龙 6 导电复合材料的增韧改性及性能研究。

1   炭黑母粒填充的两相复合材料性能研究

下图为 PA6 / CB 复合材料的力学电学性能随炭黑母粒含量的增加的变化曲线 。从图 3 可以看出随着炭黑母粒的含量的增大，PA6 / CB 复合材料的电阻率逐渐降低，导电性能逐渐增强 。当炭黑母粒的含量在 50% 时，炭黑含量的增大对电阻率的影响相对较小，电阻率的变化趋于平缓 。从图 3 还可看出， PA6 / CB 复合材料的拉伸强度和弯曲强度均随炭黑母粒含量的增加呈现增大趋势，缺口冲击强度逐渐降低。

炭黑母粒含量对 PA6 / CB 复合材料性能的影响

2   不锈钢纤维母粒填充的两相复合材料性能研究

下图为 PA6 / SSFs复合材料的力学电学性能随不锈钢纤维母粒含量的增加的变化曲线 。从图 4 可以看出随着不锈钢纤维母粒含量的增大，PA6 / SSFs 复合材料的电阻率逐渐降低 。PA6 / SSFs 复合材料的拉伸强度和弯曲强度均随不锈钢纤维母粒含量的增加有升高的趋势，而缺口冲击强度逐渐下降。

不锈钢纤维母粒含量对 PA6 / SSFs 复合材料性能的影响

3  炭黑和不锈钢母粒填充的三相复合材料性能研究

表 4 为不同导电填料配比条件下，对 PA6 / CB / SSFs 复合材料性能的影响 。三相复合材料中固定尼龙的含量为 50% ，调整炭黑母粒和不锈钢纤维母粒的含量 配 比，从 表 4 中 可 以 看 出，PA6 / CB / SSFs 复合材料的力学性能受两种导电填料配比不同的影响相对较小 。复合材料的电阻率随不锈钢纤维母粒的含量增大及炭黑母粒含量的减少有增大的趋势，但变化较平缓。不锈钢纤维和炭黑在增强尼龙材料导电性能方面，表现出一种协同增强作用。

结论

1) 单一导电填料填充的两相复合材料的导电性能随导电填料含量的增大而增强，拉伸和弯曲强度呈增大的趋势，而缺口冲击强度逐渐下降。

2) 当炭黑母粒的含量达到50% 时，炭黑含量的增大对电阻率的影响相对较小，故电阻率的变化趋势趋于平缓。

3) PA6 / CB / SSFs 复合材料的力学性能受两种导电填料配比不同的影响相对较小，变化趋势趋于稳定 。炭黑与不锈钢的复配可以协同提高复合材料的导电性能。