[发明专利]具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法与应用

权利要求书

1.具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将ABS与导电填料按照配比进行机械混合形成预混料，把预混料加入挤出机进行熔融，挤出后冷却造粒制备ABS/导电填料复合材料；

（2）将ABS/导电填料复合材料干燥后加入注塑机，通过加热和螺杆剪切作用使ABS/导电填料复合材料熔融；超临界流体形成与输送系统控制气体处于超临界状态后，将其注入熔体内；注入的超临界流体与ABS/导电填料复合材料进行混炼，形成单相溶液；

（3）将混炼好的单相溶液注射到未完全闭合的模腔中，利用压力降产生的热力学不稳定状态使ABS/导电填料复合材料发泡，短暂的延迟后模具进一步闭合，对模腔内的熔体施加压缩力，直至熔体冷却，取出制品；

具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品厚度方向上包括依次排列的皮层、过渡层和芯层，其中皮层为实体层，过渡层和芯层为发泡层，芯层内形成球状泡孔，过渡层内形成细长状泡孔；由于泡孔长大过程中的轴向拉伸和泡孔间的双向压缩作用，发泡层导电填料在厚度方向上取向程度大，搭接程度高，易形成导电网络，提升了ABS微孔导电复合材料制品的体积电导率。

2.按照权利要求1所述具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，压缩距离为0.5 mm~3 mm，压缩速度为1 mm/s~15 mm/s，压缩力为60 kN~200 kN。

3.按照权利要求1所述具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，ABS/导电填料复合材料熔体在未闭合的模腔中，较大的模腔体积给更多的气泡核提供了成长空间，从而在制品厚度方向上形成了数量较多的泡孔，而后的模具压缩使得泡孔尺寸变小，泡孔分布更加均匀，实体层厚度减小。

4.按照权利要求1所述具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于：所述导电填料为碳纤维、石墨烯、碳纳米管、纳米金线或纳米银线；所述超临界流体为超临界二氧化碳或超临界氮气。

5.按照权利要求1所述具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于：所述ABS与导电填料的配比为100:0.1~100:70。

6.按照权利要求1所述具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于：熔体温度设置为220~250℃，背压为15 MPa~18 MPa，注射速度为50 mm/s~300 mm/s，注射压力为100 MPa~200 MPa。

7.按照权利要求1所述具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于：所制备的具有多层次结构的ABS/碳纤维微孔导电复合材料制品电导率相比普通注塑型的ABS/碳纤维复合材料制品提升了17.7倍，减重达15.5%。

8.具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将ABS与导电填料按照配比进行机械混合形成预混料，把预混料加入挤出机进行熔融，挤出后冷却造粒制备ABS/导电填料复合材料；

（2）将ABS/导电填料复合材料干燥后加入注塑机，通过加热和螺杆剪切作用使ABS/导电填料复合材料熔融；超临界流体形成与输送系统控制气体处于超临界状态后，将其注入熔体内；注入的超临界流体与ABS/导电填料复合材料进行混炼，形成单相溶液；

（3）将混炼好的单相溶液注射到模腔中，利用压力降产生的热力学不稳定状态使ABS/导电填料复合材料发泡，直至熔体冷却，取出制品；

具有多层次结构的ABS微孔导电复合材料制品厚度方向上包括依次排列的皮层、过渡层和芯层，其中皮层为实体层，过渡层和芯层为发泡层，芯层内形成球状泡孔，过渡层内形成细长状泡孔；由于泡孔长大过程中的轴向拉伸和泡孔间的双向压缩作用，发泡层导电填料在厚度方向上取向程度大，搭接程度高，易形成导电网络，提升了ABS微孔导电复合材料制品的体积电导率。