探讨ABS/不锈钢纤维/石墨导电复合材
料的导电特性
1引言
复合型高分子导电材料的研究始于20世纪60年代，在70年
代中期进入工业化生产和应用阶段。通过掺入导电填料使绝缘的高分
子材料获得导电性是一种实用、简便且经济的制备高分子复合导电材
料的方法，并已在电子、通信、热控、能源等领域中得到了广泛的应
用。导电填料多分为0维的金属、碳类粉末和1维的金属纤维和碳
纤维等。由于非连续的1维导电纤维具有较高的长径比，能提供长程
导电通道，故其对复合材料的渗流导电性能的作用显然优于0维的
导电粒子。而0维的导电粒子具有优异的近程导电能力，故在非连续
纤维1-3型复合的基础上再加入0维的导电粒子，则导电粒子又可以
增加导电纤维之间的接触，可进一步提高渗流导电能力。这种由两不
同形态的导电介质形成的混杂填料对复合材料的电学性能产生明显
的协同效应，该协同效应可以改善逾渗导电能力，是国内外研究的热
点。然而，目前的研究中均是采用不同形态的碳素填料进行混杂，如
碳纤维、炭黑等，该类填料的电导率较低，而本文将采用更高电导率
的不锈钢纤维和成本更低的石墨进行混杂以改善复合材料的逾渗行
1
为。此外，复合材料在实际的加工和应用中，会受到各种动态外场(温
度场、力场、电场、磁场等)的作用，因此研究导电复合材料在温度场
和力场共同作用下的导电行为与导电原理有重要意义。
国内外有关复合型高分子导电材料的研究多集中在0维或1维
单一导电填料导电复合材料的导电行为，而关于0-1-3型导电复合材
料在温度场和力场共同作用下导电行为却鲜有报道。本文以丙烯腈/
丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)作为基体(3维)，不锈钢纤维(1维)和石墨
(0维)作为导电填料，制得非连续0-1-3型导电复合材料，分析复合
材料的室温电阻，流变行为以及材料在DMA多频应变模式-动态微力
场下的导电行为和导电机理。
2实验材料及方案
原材料:316L不锈钢纤维(SSF)，尺寸为?12mu;mtimes;4mm;4012
石墨;HF-380ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，工业级);硅烷偶联
剂:gamma;-氨丙基三乙氧基硅烷;无水乙醇:分析纯AR。在HL-200型
混炼机中加入ABS、1%(质量分数，下同)偶联剂处理过的石墨和1.
5%偶联剂处理过的不锈钢纤维，180℃混炼10min。其中石墨填量
为10%，不锈钢纤维填充量分别为0%，5%，10%，15%，20%，25%
和30%。再将混炼均匀后的材料在平板硫化机上185℃、10MP下
模压10min成型。使用美国TA公司的DHR-2型旋转流变仪的平板
2
模式在复合材料的线性粘弹区内从高频到低频进行动态频率扫描，扫
描范围为0.01～100rad/s，温度为185℃，应变为1%。采用日本
JEOL公司的JSM-6390LV型扫描电子显微镜(SEM)观察试样中不锈钢
纤维和石墨的分布与搭接。根据GN/T1410-1989测试体积电阻率，
采用ZC36型高阻计(电阻ge;60MOmega;)和UT804型台式数字万
用表(电阻le;60MOmega;)测量试样电阻，最后计算出体积电阻率。
使用Q800型动态机械分析仪(DMA)和UT804