目前导电高分子复合材料(conductive polymer composites,CPCs)被广泛应用于抗静电、电磁屏蔽、传感器等领域。然而注塑成型的CPCs制品内部导电填料容易沿着流动方向(In-plane,I-P方向)取向,造成制品厚度方向(Through-plane,T-P方向)的电导率下降。利用注塑发泡成型技术,通过泡孔结构的引入可以增强导电填料之间的搭接,促进导电网络的形成,并且泡孔结构还可以使沿着I-P方向取向的导电填料沿着泡孔生长的方向重新取向,增强T-P方向导电网络的形成。本文以聚丙烯(PP)作为基体,以碳黑(CB)和多壁碳纳米管(MWCNT)为导电填料,利用注塑发泡成型技术,重点研究注塑发泡成型对材料内部导电网络微观结构的影响机理,主要结果如下:(1)注塑发泡成型PP/CB样品的结构和性能。样品的T-P电导率和扫描电镜(SEM)测试结果表明,泡孔的存在能够减小CB聚集体之间的距离,促进导电网络的形成,故而发泡样品的T-P电导率高于实体样品。样品皮层和芯层的SEM和T-P电导率的测试发现,注塑样品皮层的T-P电导率远小于芯层,这是由于样品皮层充填过程中受到剪切作用的影响,使得皮层CB聚集体沿I-P方向取向。并且广角测试(WAXD)结果显示,样品皮层结晶程度较低,故而样品皮层的结晶行为对非晶区CB的挤压作用较小,这两个原因共同作用使得样品皮层的T-P电导率低于芯层。而对于发泡样品由于气体可以降低熔体黏度,减小熔体充填过程中所受的剪切力,故而发泡样品皮层的T-P电导率相较于实体样品有较大的提升,并且由于发泡样品芯层有大量泡孔结构,使得发泡样品芯层的T-P电导率也高于实体样品。样品力学性能的测试结果表明,较高的CB含量不利于样品力学性能的提升,而且发泡样品内的泡孔结构也会降低样品的力学性能。(2)注塑工艺对泡孔形貌以及样品T-P电导率的影响。通过改变注塑工艺制备一系列不同泡孔形貌的样品,并利用SEM和电阻仪对样品泡孔形貌和T-P电导率进行测试。研究结果表明,提高泡孔密度、增大芯层(发泡层)厚度有助于样品T-P电导率的提升,但是泡孔密度存在一个临界值,当泡孔密度过大时,样品T-P电导率反而有所下降。(3)注塑发泡成型PP/CB/MWCNT样品的结构和性能。样品T-P电导率的测试结果表明,混杂填料体系样品的T-P电导率明显高于单一CB填充体系的T-P电导率,这是由于在SEM图像中观察到样品内部存在MWCNT与CB形成的“葡萄串”型导电网络。此外实体样品近端位置的T-P电导率低于中端和末端位置的T-P电导率,通过偏光显微镜测试(POM)发现,实体样品沿着I-P方向剪切层(取向层)厚度逐渐降低,故而实体样品不同位置处的T-P电导率出现差异。而发泡样品不同位置的泡孔密度和皮层(未发泡层)厚度也具有明显差异,从而导致发泡样品不同位置处T-P电导率也出现差异,这将不利于导电高分子制品的实际应用。样品皮芯层SEM和T-P电导率的测试结果表明,样品皮层受到较大的剪切力,内部的MWCNT容易沿I-P方向取向和断裂,因此MWCNT含量的增加对样品皮层T-P电导率提升作用不明显。样品的力学性能测试结果表明,MWCNT的加入能够提高样品的力学性能,可以抵消由于泡孔存在对样品力学性能的破坏。