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• 相比于金属电磁屏蔽材料, 导电聚合物复合材料(CPCs)因其具有良好的加工性能, 且质量轻、耐腐蚀、成本低、屏蔽性能可调等优点, 目前已成为极具应用前景的新型电磁屏蔽材料^[1]。CPCs用于电磁屏蔽领域时, 需要较高的电导率(＞1 S/m), 以达到商业化材料电磁屏蔽效能(＞20 dB)的基本需求。传统方法制备CPCs往往需要添加高含量的导电填料, 容易带来CPCs加工困难, 成本和密度增加, 以及力学性能劣化等问题^[2]。

  目前, CPCs制备主要通过导电填料形成隔离结构来构建导电网络, 即导电填料选择性分布于聚合物颗粒界面而不是在聚合物基体中均匀分散, 以减少填料添加量, 降低导电逾渗值, 提高电导率和电磁屏蔽性能^[3]。最近, 研究人员利用机械共混法、乳胶共混法、熔融共混法, 在不同导电填料(碳基纳米填料与金属纳米填料)和不同类型聚合物基体(例如, 超高相对分子质量聚乙烯、传统的半结晶聚合物、非晶聚合物和弹性体)中成功地构建了电磁屏蔽性能优异的隔离结构CPCs^[4-10]。然而, 上述几种制备方法仍然存在不少问题。对于机械共混法, 选择的聚合物需要熔体粘度高, 以避免填料在热压成型阶段向基体中迁移, 从而保持隔离结构完整。因此, 原料的选择受到严重限制。目前, 聚合物大多选择以超高相对分子质量聚乙烯为基体^[11], 只有极少数是低熔体粘度聚合物, 如尼龙-6和聚氨酯弹性体。在乳胶共混法中, CPCs制备常使用大量的溶剂和表面活性剂, 加工方法步骤繁琐^[12]。熔融共混法中, 导电填料选择性分散在不相容聚合物界面处, 如聚丙烯/聚苯乙烯/炭黑复合材料(PP/PS/CB), CB颗粒主要分散在聚丙烯(PP)和PS相界面处, 这对材料的热力学系数(如聚合物间界面能)和动力学参数(例如, 混合方式、流变性质)有较高的要求^[13]。同时, 隔离结构CPCs界面处填料浓度高往往导致材料存在缺陷, 容易造成力学性能下降。因此, 如何制备轻质高性能CPCs, 以满足实际应用需求, 仍然是一个很大的挑战。

  PP是一种来源广、价格低廉的通用树脂, 由于它的结晶特性, 制备以PP为基体的隔离结构CPCs需要精准控制成型温度, 使材料能保持隔离结构。Li等^[14]利用碳纳米管包覆PP颗粒, 采用高温高压成型, 成功制备了高性能PP电磁屏蔽材料。Li等^[15]进一步采用注射成型技术, 借助无规PP高流动性、低粘度特点, 开发出具有隔离结构的PP电磁屏蔽材料, 但力学性能有所下降。目前, 低熔体粘度半结晶聚合物通过构建隔离结构提高CPCs的导电性能, 仍面临很大的挑战。因此, 探索建立一种适合工业化生产、绿色环保、步骤简单的方法制备隔离结构CPCs具有重要的意义。

  本文首次采用适合于批量制备的共挤包覆-热压法制备了具有隔离结构的低逾渗值、高电磁屏蔽性能PP/CNTs复合材料。首先, 共挤出法制备具有包覆结构的PP/CNTs颗粒, 其中以纯PP作为芯, PP/CNTs为包覆层。包覆颗粒经热压成型, 得到了低逾渗值、高电磁屏蔽性能的复合材料, 并对材料的结构形态、电磁屏蔽以及拉伸性能进行了研究。本文采用的共挤包覆-热压法, 为制备低逾渗值、高电磁屏蔽性能的CPCs提供了新思路。

  1.   实验部分

  1.1   试剂和仪器

  聚丙烯(PP, RE 400)购于韩国三星道达尔, M_w为2.16×10⁵, 熔融指数(MFR)为7.0 g/10 min(230 ℃, 2.16 kg), 密度为0.91 g/cm³, mp 145 ℃; NC7000型碳纳米管(CNTs)购自比利时Nanocyl公司(平均直径9.5 nm, 平均长度1.5 μm)。

  XSS-300型转矩流变仪(上海科创橡塑机械设备有限公司); HB-300x300*ID型热压机(青岛华博机械科技有限公司); 单螺杆共挤出机(自制); XL30 ESEM FEG型扫描电子显微镜(SEM, 美国FEI公司); Leica DMLP偏光显微镜(POM, 德国徕卡公司); ZC 36型高阻计(上海第六电表厂有限公司); RTS-9型双电测四探针测试仪(广州四探针科技有限公司); PAN-x矢量网络分析仪(美国安捷伦科技有限公司); Instron1211型电子拉力机(美国Instron公司)。

  1.2   实验方法

  PP/CNTs复合材料制备  采用熔融共混, 将不同质量分数的CNTs(0~15%)与PP在转矩流变仪中, 180 ℃、60 r/min转速下, 密炼8 min, 再用热压机成型PP/CNTs复合材料制备成片材以备测试, 样品标记为r-PP/CNTs。

  隔离结构PP/CNTs复合材料制备  将制备的r-PP/CNTs复合材料破碎, 再将r-PP/CNTs(10.0%)与PP在自行设计的共挤出设备共挤制备包覆造粒, 其中芯部为PP, 外表皮为r-PP/CNTs。包覆浓度通过挤出机转速调节芯层与包覆层厚度实现。再用热压机在180 ℃条件下, 将包覆颗粒热压成片材以备测试, 样品标记为s-PP/CNTs。制备流程如图 1所示。

  图 1

  

  图 1.  s-PP/CNTs复合材料制备程序示意图

  Figure 1.  Schematic drawing of the preparing procedure for the s-PP/CNTs composites

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  2.   结果与讨论

  2.1   复合材料结构形貌分析

  为了观察隔离结构和导电网络的形成, 图 2和图 3中分别给出了包覆颗粒和形成隔离结构导电网络的光学显微镜(OM)和SEM图, 其中所有样品包覆层r-PP/CNTs中CNTs质量分数控制在10%。图 2A和2B中, 颗粒长(L)为2.1~2.2 mm, 微粒直径(D)为0.7~1.0 mm, 粒子整体表面呈现黑色。结果表明, r-PP/CNTs在PP颗粒表面形成了很好的包覆层, 包覆颗粒为核壳结构粒子。包覆颗粒形状具有较大的长径比(L/D≈2~3), 有助于减少切粒断面处纯PP的裸露面积, 得到完整包覆的颗粒。图 2C-2E为包覆不同CNTs质量分数的颗粒断面形貌图, 可以看出颗粒横断面呈现出近似圆形的形貌, 外部呈现出黑色为导电层r-PP/CNTs, 均匀包覆在芯部PP表面, 包覆层与芯部界面清晰。包覆层CNTs浓度固定时, 包覆层的厚度决定了包覆颗粒中CNTs的质量分数。随着包覆层厚度增加, 包覆颗粒CNTs浓度增大(0.9%~3.6%)。上述结果表明, 通过共挤出包覆工艺可以制备厚度均匀的包覆颗粒, 这有助于形成可控的隔离结构。

  图 2

  

  图 2.  包覆颗粒示意图(A)、形貌(B)和断面光学显微镜图(CNTs质量分数:C、D和E分别为0.9%、1.8%、3.6%)

  Figure 2.  Schematic diagram(A), morphology(B) and section optical microscopy images of coated particles(CNTs mass fraction: (C)0.9%; (D)1.8%; (E)3.6%)

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  图 3

  

  图 3.  不同质量分数s-PP/CNTs复合材料的OM图(A、B和C分别为0.9%、1.8%、3.6%)和断面SEM图(D、E)

  Figure 3.  POM images of s-PP/CNTs composites with different mass fraction of CNTs (A, B and C are 0.9%, 1.8%, 3.6%, respectively) and s-PP/CNTs section SEM images (D, E)

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  图 3为s-PP/CNTs复合材料形成的隔离结构OM和SEM图。在图 3A-3C中, 闭环黑色线条通道为包覆层r-PP/CNTs, 隔离区域为纯PP相, 复合材料形成了清晰可见的r-PP/CNTs导电网络, 表明复合材料内部已成功形成了隔离结构。从图 3A中可以看出, 当包覆层厚度薄时(CNTs质量分数为0.9%), 黑色线条有局部断开现象, 表明导电通路有部分断开, 该浓度下不能形成良好的导电网络。当CNTs质量分数为1.8%时(图 3B), 包覆层形成的网络变粗, 导电通路连接, 表明形成了良好的导电网络。当CNTs质量分数为3.6%时(图 3C), 隔离区域形状更为规整, 表明随着包覆层厚度增加(整体CNTs质量分数增加), 粘度增大, 热压成型时熔体流动性减弱, 颗粒变形小, 容易形成更加完善的导电通道。图 3D和3E分别显示了CNTs在s-PP/CNTs和包覆层r-PP/CNTs的分散, 表明CNTs束缚在包覆层PP相中选择性分布, 这有助于提升复合材料的导电性能。

  2.2   电性能分析

  图 4A为r-PP/CNTs和s-PP/CNTs复合材料电导率随CNTs质量分数变化的比较。可以看出, CNTs质量分数增加时, 电导率增大, 当CNTs质量分数增加到某一数值时候, 材料的电导率均呈现几何级增加, 表现出逾渗行为。其中, r-PP/CNTs和s-PP/CNTs逾渗值(体积分数)分别为1.31%、0.28%, 可以看出s-PP/CNTs复合材料具有更低的逾渗值。r-PP/CNTs中, 当CNTs质量分数小于2.0%时, r-PP/CNTs复合材料电导率低于5.0×10^-12 S/m, 表现出良好的电绝缘性。而对于s-PP/CNTs复合材料, 在CNTs质量分数1.5%时, 电导率可以达到3.7 S/m, 导电性在形成隔离结构以后明显得到改善。这主要归因于CNTs受限分布于包覆层内, CNTs密集分散且碳管粒子间有良好接触。值得注意的是, CNTs随机分布在包覆层r-PP/CNTs中首先达到逾渗值形成微导电网络, 而包覆层r-PP/CNTs由于芯部PP的隔离作用, 在整个s-PP/CNTs复合材料中达到逾渗值形成宏观导电网络, s-PP/CNTs表现出隔离-双逾渗结构特征, 大幅度降低了复合材料的导电逾渗值。本研究中s-PP/CNTs的逾渗值(0.28%)比文献^{[3, 15]}中报道的一些聚合物/碳纳米管复合材料逾渗值要低, 如聚氨酯/碳纳米管(体积分数0.598%)和聚对苯二甲酸丙二酯/碳纳米管复合材料(体积分数0.645%)等, 表明通过共挤出包覆-热压法制备的隔离结构CPCs, 可有效提高材料导电性。

  图 4

  

  图 4.  (A) r-PP/CNTs、s-PP/CNTs电导率随着CNTs质量分数变化的关系和(B)根据经典逾渗流理论复合材料电导率(σ)与导电填料的体积分数(φ-φ_c)取对数的拟合曲线

  Figure 4.  (A)Electrical conductivity vs CNTs mass fraction for r-PP/CNTs and s-PP/CNTs composites, and (B)the plots σ vs (φ-φ_c) in the double logarithmic for the composites by the classical percolation theory

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  根据经典逾渗理论公式σ=σ_o(φ-φ_c)^t拟合逾渗值(φ_c)以及复合材料电导率(σ)与填料含量(φ)的变化关系, 其中, σ_o为填料的电导率常数; t是比例因子, 与导电网络维度相关。t值在接近2和1.3数值时, 分别代表CPCs形成三维导电网络和二维导电网络。而在实际研究中, t实验值与理论数值存在很大偏差, 偏差范围在1~12区间。当t＞2时, 根据经典逾渗理论, 材料形成的是三维导电网络^[16], 且具有较高t值意味着材料具有较好的导电性^[17]。r-PP/CNTs和s-PP/CNTs复合材料的t计算值分别是2.1和3.2(图 4B), 这表明在r-PP/CNTs和s-PP/CNTs复合材料中, 形成的均是三维导电网络, 且s-PP/CNTs具有更高的导电性。

  2.3   电磁屏蔽性能分析

  图 5A显示了在8.2~12.4 GHz频率范围内, 不同CNTs质量分数下r-PP/CNTs复合材料的电磁屏蔽性能(EMI SE)。可以看出, 熔融共混法制备的r-PP/CNTs复合材料, 在CNTs添加质量分数为7.5%时, 平均EMI SE值为22.4 dB, 可满足商用电磁屏蔽材料(20 dB)要求。而在低CNTs质量分数(1.0%~5.0%)时, r-PP/CNTs复合材的平均EMI SE仅为3~11 dB, 表明电磁波可以很容易地穿透这些样品。这主要归因于复合材料在低CNTs质量分数时, CNTs在PP基体中随机分散难以形成有效的导电网络, 导致复合材料电导率低、电磁波衰减能力弱。当CNTs质量分数为10.0%和15.0%时, r-PP/CNTs复合材料的EMI SE分别达到34.0 dB、38.4 dB, 达到了较佳的水平。这主要是由于复合材料中CNTs质量分数增大, 可以形成更致密的CNTs网络, 导电网络更加完善。

  图 5

  

  图 5.  (A) r-PP/CNTs添加不同CNTs时的电磁屏蔽曲线; (B)s-PP/CNTs添加不同CNTs时的电磁屏蔽曲线; (C)频率在12.4 GHz处样品总屏蔽效能(SE_Total)、吸收效能(SE_A)及反射效能(SE_R)三者随CNTs质量分数的变化

  Figure 5.  (A)Electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness (SE) of r-PP/CNTs with various CNTs contents; (B) EMI SE of s-PP/CNTs with various CNTs contents and EMI SE of r-PP/CNTs; (C) The changes of total shielding effectiveness (SE_Total), absorption efficiency (SE_A) and reflection efficiency (SE_R) with CNTs mass fraction at 12.4 GHz

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  图 5B为s-PP/CNTs复合材料固定包覆层CNTs质量分数10.0%, 包覆不同厚度的颗粒热压成型样品在8.2~12.4 GHz频率下的电磁屏蔽性能。可以看出, 当复合材料中CNTs质量分数为5.0%时, s-PP/CNTs复合材料的平均EMI SE达到20.2 dB。与r-PP/CNTs复合材料相比(CNTs 7.5%, 22.4 dB), s-PP/CNTs复合材料满足商品化电磁屏蔽材料标准(20 dB)的CNTs质量分数降低了约33%。当CNTs质量分数增加到5.6%, s-PP/CNTs复合材料的EMI SE高达25.6 dB, 电磁屏蔽效应得到大幅度提高。将s-PP/CNTs与文献^[15]报道的聚合物/CNTs屏蔽材料进行比较, 在相近的厚度和CNTs质量分数下, s-PP/CNTs复合材料表现出更高的EMI SE值, 如聚氨酯/碳纳米管复合材料(CNTs 10.0%, 21.0 dB)。可见, 采用共挤包覆-热压法制备具有隔离结构CPCs, 在提高电磁屏蔽性能方面具有很大的优势。

  值得注意的是, 在CNTs质量分数1.8%时, s-PP/CNTs复合材料的平均EMI SE为10.9 dB, 低CNTs质量分数下s-PP/CNTs复合材料具有比r-PP/CNTs更优异的电磁屏蔽性能。一般而言, 复合材料的EMI SE与它的导电率呈正相关性。与随机分散体系相比, s-PP/CNTs复合材料隔离结构中CNTs选择性分布在包覆层PP区域形成网络通道, 电导率显著增加。同时, 在CNTs低质量分数下, 包覆层内能够和电磁波发生作用的CNTs填料分散更紧密, 显示出在提升电磁屏蔽性能方面存在明显的优势。

  为了探讨s-PP/CNTs复合材料的EMI屏蔽机理, 根据电磁屏蔽测试得到的参数计算出了总的电磁屏蔽效能(SE_Total)、反射效能(SE_R)和吸收效能(SE_A)。图 5C是不同CNTs质量分数下12.4 GHz频率时, s-PP/CNTs复合材料EMI SE_Total、SE_A和SE_R的变化曲线。结果显示, 随着CNTs质量分数的增加, SE_Total和SE_A显著提高, 而SE_R的变化却很微小。其中, s-PP/CNTs复合材料在CNTs质量分数5.6%时, SE_Total、SE_A和SE_R分别为24.9、20.2和4.7 dB, 即:吸收损耗占81.1%, 反射损耗只占18.9%, 电磁屏蔽效能(SE_Total)主要以吸收效能(SE_A)为主。这种吸收损耗占主导的电磁屏蔽机理可以有效避免反射的电磁波造成二次污染。其优异的性能来源于构建的隔离结构中包覆层内导电网络粒子相互之间存在大量的界面, 这些界面可以对进入材料内部的入射电磁波进行多次反射和吸收。同时, 由于形成的隔离导电网络结构类似蜂窝状结构, 电磁波在包覆层间进行多次反射, 不容易逃逸出去, 从而被吸收。

  2.4   力学性能分析

  复合材料除了需要高的电磁屏蔽效应, 机械性能对CPCs的实际应用也至关重要。s-PP/CNTs复合材料在CNTs质量分数为5.6%时, EMI SE值为25.6 dB, 满足商业化电磁屏蔽材料要求。图 6A对比了s-PP/CNTs复合材料以及对应的熔融共混制备的r-PP/CNTs复合材料杨氏模量和拉伸强度。其中, s-PP/CNTs的杨氏模量为877 MPa和拉伸强度为31.2 MPa, 而与之对应熔融共混的样品, r-CNT/PP的杨氏模量为837 MPa和拉伸强度为30.4 MPa。可以看出, s-PP/CNTs的杨氏模量比r-PP/CNTs略有提高, 拉伸强度得到保持。图 6B是s-PP/CNTs和r-PP/CNTS复合材料相同质量分数下的断裂伸长率图, 可以看出, 复合材料均呈现出韧性断裂, s-PP/CNTS复合材料的断裂伸长率略有提高。如s-PP/CNTs的断裂伸长率为342%, 而r-PP/CNTs的断裂伸长率为303%。因此, s-PP/CNTs复合材料除了具有高的电磁屏蔽性能外, 还具有优异的力学性能。这种现象应归因于:一方面, 包覆颗粒可在较高温度下成型, 包覆颗粒相互间得到很好的接触, 减少了样品缺陷。另一方面, 包覆层中PP基体分子链可以与芯部的PP发生界面间扩散, 形成较强的界面粘结。总之, 采用共挤出包覆-热压成型构建的隔离结构复合材料力学性能优良, 避免了传统构建隔离结构方法材料力学性能差的缺点。

  图 6

  

  图 6.  PP/CNTs复合材料在5.6%CNTs质量分数下的杨氏模量、拉伸强度(A)和应力-应变曲线(B)

  Figure 6.  Young′s modulus, tensile strength (A) and stress-strain curves (B) of PP/CNTs composites at 5.6% (mass fraction) CNTs loading

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  3.   结论

  本文提出了共挤出包覆-热压成型方法制备具有隔离结构的聚合物复合材料, 并成功以低粘度、半结晶聚丙烯(PP)为基体制备了具有隔离结构的PP/CNTs(碳纳米管)电磁屏蔽复合材料; 由于隔离导电网络的构建, s-PP/CNTs复合材料表现出低的导电逾渗值(0.28%); 当CNTs的质量分数为5.6%时, s-PP/CNTs复合材料的电磁屏蔽性能(EMI SE)值高达25.6 dB, 且复合材料仍保持良好的力学性能; 共挤出包覆-热压成型是制备高性能电磁屏蔽复合材料绿色环保的方法, 适用多种聚合物体系, 且相对简单可控。因此, 这种方法对开发高性能电磁屏蔽复合材料既有重要的学术价值, 又有实际指导作用。

  
  
• 1. [1]

     Thomassin J M, Pardoen T, Bailly C. Polymer/Carbon Based Composites as Electromagnetic Interference(EMI) Shielding Materials[J]. Mat Sci Eng R, 2013, 74(7):  211-232. doi: 10.1016/j.mser.2013.06.001

  2. [2]

     Yan D X, Pang H, Li B. Structured Reduced Graphene Oxide/Polymer Composites for Ultra-efficient Electromagnetic Interference Shielding[J]. Adv Funct Mater, 2015, 25(4):  559-566. doi: 10.1002/adfm.201403809

  3. [3]

     Pang H, Xu L, Li Z M. Conductive Polymer Composites with Segregated Structures[J]. Prog Polym Sci, 2014, 39(11):  1908-1933. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2014.07.007

  4. [4]

     Feng D, Xu D W, Wang Q Q. Highly Stretchable Electromagnetic Interference (EMI) Shielding Segregated Polyurethane/Carbon Nanotube Composites Fabricated by Microwave Selective Sintering[J]. J Mater Chem C, 2019, 7(26):  7938-7946. doi: 10.1039/C9TC02311A

  5. [5]

     Wang G L, Mark L H, Park C B. Ultralow-Threshold and Lightweight Biodegradable Porous PLA/MWCNT with Segregated Conductive Networks for High-Performance Thermal Insulation and Electromagnetic Interference Shielding Applications[J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2018, 10(1):  1195-1203. doi: 10.1021/acsami.7b14111

  6. [6]

     Yu W C, Xu J Z, Li Z M. Constructing Highly Oriented Segregated Structure Towards High-Strength Carbon Nanotube/Ultrahigh-Molecular-Weight Polyethylene Composites for Electromagnetic Interference Shielding[J]. Compos Part A-Appl Sci Manuf, 2018, 110:  237-245. doi: 10.1016/j.compositesa.2018.05.004

  7. [7]

     Mamunya Y, Matzui L, Vovchenko L. Influence of Conductive Nano-and Microfiller Distribution on Electrical Conductivity and EMI Shielding Properties of Polymer/Carbon Composites[J]. Compos Sci Technol, 2019, 170:  51-59. doi: 10.1016/j.compscitech.2018.11.037

  8. [8]

     Xu D W, Wang Q Q, Liu P J. Facile Fabrication of Multifunctional Poly(ethylene-co-octene)/Carbon Nanotube Foams Based on Tunable Conductive Network[J]. Ind Eng Chem Res, 2020, 59(5):  1934-1943. doi: 10.1021/acs.iecr.9b06163

  9. [9]

     Chen J, Liao X, Li G X. Facile and Green Method to Structure Ultralow-Threshold and Lightweight Polystyrene/MWCNT Composites with Segregated Conductive Networks for Efficient Electromagnetic Interference Shielding[J]. ACS Sustainable Chem Eng, 2019, 7(11):  9904-9915. doi: 10.1021/acssuschemeng.9b00678

  10. [10]

      Zhang K, Yu HO, Gao Y. A Facile Approach to Constructing Efficiently Segregated Conductive Networks in Poly(Lactic Acid)/Silver Nanocomposites via Silver Plating on Microfibers for Electromagnetic Interference Shielding[J]. Compos Sci Technol, 2018, 156:  136-143. doi: 10.1016/j.compscitech.2017.12.037

  11. [11]

      Hu H L, Zhang G, Zhao Z D. Preparation and Electrical Conductivity of Graphene/Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Composites with a Segregated Structure[J]. Carbon, 2012, 50:  4596-4599. doi: 10.1016/j.carbon.2012.05.045

  12. [12]

      Oren R, Paul N B, Joachim L. Preparation of Conductive Nanotube-Polymer Composites Using Later Technology[J]. Adv Mater, 2004, 16(3):  248-251. doi: 10.1002/adma.200305728

  13. [13]

      Al-Saleh M H, Sundararaj U. An Innovative Method to Reduce Percolation Threshold of Carbon Black Filled Immiscible Polymer Blends[J]. Compos Part A-Appl Sci Manuf, 2008, 39(2):  284-293. doi: 10.1016/j.compositesa.2007.10.010

  14. [14]

      Wu H Y, Jia L C, Li Z M. Simultaneously Improved Electromagnetic Interference Shielding and Mechanical Performance of Segregated Carbon Nanotube/Polypropylene Composite via Solid Phase Molding[J]. Compos Sci Technol, 2018, 156:  87-94. doi: 10.1016/j.compscitech.2017.12.027

  15. [15]

      Wu H Y, Zhang Y P, Li Z M. Injection Molded Segregated Carbon Nanotube/Polypropylene Composite for Efficient Electromagnetic Interference Shielding[J]. Ind Eng Chem Res, 2018, 57(37):  12378-12385. doi: 10.1021/acs.iecr.8b02293

  16. [16]

      Zhang R, Baxendale M, Peijs T. Universal Resistivity-Strain Dependence of Carbon Nanotube/Polymer Composites[J]. Phys Rev B, 2007, 76:  195433-195437. doi: 10.1103/PhysRevB.76.195433

  17. [17]

      Deng H, Lin L, Fu Q. Progress on the Morphological Control of Conductive Network in Conductive Polymer Composites and the Use as Electroactive Multifunctional Materials[J]. Prog Polym Sci, 2014, 39(4):  627-655. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2013.07.007

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  图 1  s-PP/CNTs复合材料制备程序示意图

  Figure 1  Schematic drawing of the preparing procedure for the s-PP/CNTs composites

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  图 2  包覆颗粒示意图(A)、形貌(B)和断面光学显微镜图(CNTs质量分数:C、D和E分别为0.9%、1.8%、3.6%)

  Figure 2  Schematic diagram(A), morphology(B) and section optical microscopy images of coated particles(CNTs mass fraction: (C)0.9%; (D)1.8%; (E)3.6%)

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  图 3  不同质量分数s-PP/CNTs复合材料的OM图(A、B和C分别为0.9%、1.8%、3.6%)和断面SEM图(D、E)

  Figure 3  POM images of s-PP/CNTs composites with different mass fraction of CNTs (A, B and C are 0.9%, 1.8%, 3.6%, respectively) and s-PP/CNTs section SEM images (D, E)

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  图 4  (A) r-PP/CNTs、s-PP/CNTs电导率随着CNTs质量分数变化的关系和(B)根据经典逾渗流理论复合材料电导率(σ)与导电填料的体积分数(φ-φ_c)取对数的拟合曲线

  Figure 4  (A)Electrical conductivity vs CNTs mass fraction for r-PP/CNTs and s-PP/CNTs composites, and (B)the plots σ vs (φ-φ_c) in the double logarithmic for the composites by the classical percolation theory

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  图 5  (A) r-PP/CNTs添加不同CNTs时的电磁屏蔽曲线; (B)s-PP/CNTs添加不同CNTs时的电磁屏蔽曲线; (C)频率在12.4 GHz处样品总屏蔽效能(SE_Total)、吸收效能(SE_A)及反射效能(SE_R)三者随CNTs质量分数的变化

  Figure 5  (A)Electromagnetic interference (EMI) shielding effectiveness (SE) of r-PP/CNTs with various CNTs contents; (B) EMI SE of s-PP/CNTs with various CNTs contents and EMI SE of r-PP/CNTs; (C) The changes of total shielding effectiveness (SE_Total), absorption efficiency (SE_A) and reflection efficiency (SE_R) with CNTs mass fraction at 12.4 GHz

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  图 6  PP/CNTs复合材料在5.6%CNTs质量分数下的杨氏模量、拉伸强度(A)和应力-应变曲线(B)

  Figure 6  Young′s modulus, tensile strength (A) and stress-strain curves (B) of PP/CNTs composites at 5.6% (mass fraction) CNTs loading

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