中文摘要：

电阻焊是塑料连接技术中的重要方法之一，在管道焊接中广泛应用。传统的塑料电阻焊技术，由于植入的金属丝残留在焊缝中会引起应力集中、额外增重以及腐蚀等弊端。针对以上问题，本研究首次提出以导电高聚物复合膜作为加热材料的塑料电阻焊接新工艺。所采用的PANI(聚苯胺)导电复合膜与塑料具有非常好的相容性，从根本上解决了塑料电阻焊中加热电阻材料与待焊塑料的相容性问题，而且PANI导电复合膜可实现塑料电阻焊自适应恒温控制。研究PANI导电复合膜的产热特性、塑料熔体的热传递规律及挤压流变规律和焊缝微观组织结构与其力学性能之间的关系,实现PANI导电复合膜电阻焊接新工艺，为进一步拓展塑料电阻焊的应用范围、提高塑料电阻焊接接头的质量探索一条新的技术途径。

结论摘要：

电阻焊是塑料连接技术中的重要方法之一，在管道焊接中广泛应用。传统的塑料电阻焊技术，由于植入的金属丝残留在焊缝中会引起应力集中、额外增重以及腐蚀等弊端。针对以上问题，本研究首次提出以导电高聚物复合膜作为加热材料的塑料电阻焊接新工艺。采用化学氧化聚合法，分别以盐酸和十二烷基苯磺酸作掺杂剂合成了高导电性和具有可溶性的导电聚苯胺（PANI）。PANI-HCl电导率最高可达326 S？cm-1, PANI-DBSA可溶在二甲苯、三氯甲烷、 N-甲基吡咯烷酮等试剂中。采用界面聚合法合成了100nm以内聚苯胺纳米纤维，以改善聚苯胺粒子在塑料基体中的分散性，提高导电性能。以氯仿为溶剂，采用溶液共混法制备了聚苯胺导电复合膜。以PANI-DBSA为导电填料，ABS树脂为基体聚合物，热熔共混法制备导电塑料, 导电塑料的玻璃化转变温度、拉伸强度和储能模量接近于ABS树脂，基本保持了其物理特性，要明显优于炭黑等无机填料。在加载安全电压下，对导电塑料进行了产热规律研究。导电塑料电阻片的电阻率随着温度的升高不断降低, 为NTC负温度系数热敏电阻片。在相同电压下电阻片的电阻率越小, 升温速度就越快。加载电压是电阻片产热特性的主要外部影响因素，电阻片的温升速率随电压升高而大幅加大, 电阻片1、2、3分别在32V、40V、60V电压下可以达到塑料焊接温度。以PANI导电型塑料作为加热电阻研究了聚碳酸酯（PC）的电阻焊接工艺。焊接接头力学性能分析表明，采用电阻片2作为产热源，在40V电压、焊接时间为4min时可对PC塑料实现良好焊接，其接头强度达到25.4 MPa。通过焊接接头剖面组织形貌分析，电阻片与母材交界面处存在互融现象，当焊接区温度控制在160~210℃范围内时，可以形成很好的接合。根据聚合物材料电阻生热理论，建立了热力耦合的塑料电阻焊接过程有限元模型。采用此模型对塑料电阻焊接过程的温度场进行了研究。结果表明，不同PANI配比的导电塑料电阻片由于电导率不同导致发热功率不同，它们的升温速率和所能达到的最高温度就不同，这种产热源所引发的升温速率不同会导致热量在塑料母材中的传导不均匀性，从而影响到塑料在Tg附近高分子链运动能力和流变性能的均一性，会对焊接过程控制和焊接接头强度带来影响。