炭黑填充热塑性聚氨酯导电复合材料的制备及性能研究

宗孟静子， 吴 唯， 张雪薇， 刘 江

（华东理工大学材料科学与工程学院，中德先进材料联合研究中心，上海 200237）

导电高分子复合材料（CPCs）是高分子复合材料研究中重要的领域之一，近几十年对其研究很多[1]。由于大多数聚合物本身绝缘，因此导电填料被添加到各种聚合物中来制备CPCs，所以CPCs 不仅有良好的导电能力，同时还具有轻质、高强度、便于加工和耐腐蚀的特点，在汽车工业、能源、航空和电子电气领域应用广泛[2-4]。现阶段常用的导电材料在高度拉伸作用时易断裂，不易用作新型材料，因此柔性导体的研究备受关注[5-6]。柔性导体要求在拉伸时也能保持一定的电导率，并且尽量维持具有高延展性材料的韧性，使其可拉伸或弯曲程度较高。

热塑性聚氨酯（TPU）弹性体主要可以分成聚酯型和聚醚型两种，其分子结构中包括低聚物多元醇软段和二异氰酸酯-扩链剂硬段[7]。玻璃状或结晶链段（硬段）作为物理交联键赋予材料硬度和强度；非晶态橡胶段（称为软段）赋予材料（超）弹性特性。由于TPU 的超弹特性和可调控的硬度和强度，使得TPU 在电子电气领域中用作可拉伸应变传感器[8-11]、柔性导体、晶片等精密元件的防静电外套，还可用作防爆产品的外壳及结构件等[12]。

在导电材料的制备过程中，碳系填料由于其优异的导电性能被广泛应用[13-14]，但由于纳米填料本身的特性、树脂基体结合力的特性以及加工方式等的影响[15]，填料容易在树脂基体中出现分散较差、结合力不好等现象。……