國外導電性聚合物改性應用進展

1、國外導電性聚合物改性應用進展作者：饒興鶴來源：國外塑料2004-12加入時間：2005-8-23前言塑料聚合物具有質(zhì)量較輕、易加工成各種復雜形狀，化學穩(wěn)定性好等特殊物理化學性能和使用性能而得到了 很大發(fā)展，廣泛應川于國氏經(jīng)濟各領(lǐng)域。但普通教料是電絕緣的、妨礙了在一些場介的使用，眾所周知，塑料 電絕緣性在許多應用環(huán)境中產(chǎn)生靜電作用，如製料梳子產(chǎn)生頭發(fā)豎立現(xiàn)象，合成纖維制成衣服產(chǎn)生放電，吸塵 器外殼吸附大量灰塵，電視屏幕吸附灰塵、電視和收音機干擾等，有些場合靜電泄漏其至會產(chǎn)牛嚴重火災或爆 炸事故。1槊料聚合物電絕緣性危害塑料聚合物電絕緣性在應用中可能產(chǎn)生靜電枳累，進而發(fā)朱靜電泄漏（esd）、電磁波

2、和射頻干擾（emi/rfi ） o塑料制品靜電積累在日常生活中造成灰塵及其他污物吸附、接觸纖維毯和塑料于柄時產(chǎn)生電 擊不適感，引起易燃品發(fā)生靜電火災或爆炸，電視及計算機、通訊等信號干擾，由于i掙電產(chǎn)生電磁波和射頻干 擾（emi/rfi ）其至影響航空領(lǐng)域的導航系統(tǒng)干擾，醫(yī)療監(jiān)控儀器信號失真等。2塑料聚合物導電改性原理及方法塑料聚合物導電改性的h的是采取-定措施降低體電阻或表面電阻，使聚合物本身具有導電性或使電荷在聚 合物屮很快泄漏。通常是在聚合物屮加入各種填料或在表面形成導電膜，通過復合而形成導電性，具體方法有 四種:（1 ）表面處理。表血處理是指在塑料聚合物表面進行導電處理以達到較高的導電率

3、，包括金屬熱噴涂法、 鍍層法和導電涂層法。（2）填料分散復合法。填料分散復合法是在塑料聚合物體內(nèi)混入不同填料，通過分散復合而制成導電塑料 聚合物的方法。（3）導電填料層積復合法。導電填料層積層合法是將金屬網(wǎng)、板、絲、毯等作為中間層、兩側(cè)再層壓上塑 料棊材或利用雙層平行擠出方法制成一層為導電樹脂，另一層為普通樹脂的雙層制品。（4 ）外用暫時性抗靜電劑。在塑料聚合物表面使用暫時性抗靜電劑使塑料衣面具備暫時性抗靜電功能。2.1塑料聚合物抗靜電添加劑應用進展抗靜電劑己廣泛應川于通用塑料如聚苯乙烯（ps）、聚丙烯（pp）；工程塑料如abs、尼龍6/6、尼龍6、聚碳酸酯（pc）、pom、聚對苯二卬酸丁二酯

4、（pbt）、ppo、pps :專用功能塑料如pei、peek以及 塑料合金pc/pmma、pc/abs中?？轨o電劑應用方法有兩種：一是外用法，即在塑料聚合物表面噴灑、浸潰和涂敷抗靜電劑使材料表面接枝上 抗靜電劑，使材料具有抗靜電性能。二是內(nèi)用抗靜電劑法，即將抗靜電劑摻和到材料中，或?qū)⒏叻至瞬牧吓c導 電材料混用，使z成為具冇抗靜電性能的材料。酸料用有機類抗靜電劑通常冇:烷基磺酸鹽、酰胺、胺、酣、 季胺鹽、脂肪酸皂等?？谇?國外廣泛使用的犁料抗靜電劑如表lo公司品名阿克蘇諾貝爾a rose抻 12-50akzo nobel-akcros chem ralslankroslni o-fooala c

5、hemicalsala dhylan l-3ba«locherbxromai 318 s斷夫larvusi 264 aanhydrora拜耳siaiexan kichemax croupcbmslai 106c-600c汽smf匕irgaslap p 18p22科超activex 350cognisohydai 10 pe 40colortech10129-12康普協(xié)niax* anlisial at-21crc<nplon-wilcokenam de*®1 w-40豬固賽-coldachmidltegomer* 994 sn«k»r> ch

6、emicalaluminasol 100羅地亞alkaimjlb"® cmr-rr-lc羅昵斯advalubetmstepanzclec ne rekatse agentslrudlo)slaiklol tr 151tcknor apexh2siainlrnertm 12225,1295463,169,19o91261263,as 2906,990,1012,uniqcma1013,1018,7001 joo2joo3 j02 v10x7202,7300,7306,7325抗靜電劑具有極性,而塑料聚合物為非極性材料，和抗靜電劑相容性一燉較差。表2總結(jié)了部分塑料適用相容性抗靜

7、電劑關(guān)系。袤2塑料與抗靜電鋼相容性關(guān)累:,鶴性abs丙烯酸capapc1-pvcpttpbt十胺jk嚴胺嚴胺1酯-胺酸鹽酸鹽酸鹽s8對于食品包裝用途的塑料制品所有抗靜電劑，必須符合當?shù)叵嚓P(guān)標淮如fda要求。為了更便于使用和使用更經(jīng)濟，國外部分公司開發(fā)了部分抗靜電劑母料，可應用于聚烯燒、聚苯乙烯、聚酯.丙烯酸.abs. pc、尼龍和縮醛槊料等，表而電阻范禺在107108歐姆，如表3。ampcicela 呷 xcel 100323anstatascoreas pe mbhostat 2jq87skistat 10cabolplaadj pe87463747811cbelec 4701.4731ir

8、oalikimaslerad aimislalic ad-100l克萊恩cesa-slatrtpperfnadal lmschulmanamislai msslerbalchesvi ba01161.01792q1801.025932.2塑料聚介物導電填料改性電子設(shè)備受到外界電磁波以及內(nèi)部產(chǎn)生的電磁波干擾（emi/rfi）后，容易產(chǎn)生謀動作。為了防止電磁波 的干擾，保持其正常工作，必須對電子設(shè)備進行屏蔽。導電性塑料以其設(shè)計自由、質(zhì)量輕、成本低、成型加工 容易、適于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，因此常用作電子設(shè)備的僑蔽材料。導電性塑料聚合物是在聚合物媒體內(nèi)混入不 同填料和/或抗靜電劑，如碳黑、纖維、金屬粉末

9、、金屬纖維、石議、納米碳管等，通過分散復合而制成導電 塑料聚合物。221導電性碳黑在犁料聚合物中添加導電性碳黑后可顯黑提高其導電性，但故終電阻值主要取決于碳黑分布狀況及表血含 量、碳黑總添加量、聚合物本身性質(zhì)、混合方法及加工條件等,通常碳黑丿i量為10%-20%o2.2.2導電性纖維金屬纖維導電性能優(yōu)此，可顯著降低填充率，工業(yè)上廣泛使川。此外，由titk公司開發(fā)的導電性纖維素纖 維和高填充雖碳黑一起便用也可獲得良好的電阻性能。其最終電阻值取決于：纖維尺寸、外形如長徑比、化學 性質(zhì)、纖維用量、混合方法等。有研究表明：長徑比大的黃銅纖維改性聚丙烯材料，當黃銅纖維體積百分數(shù)達到臨界填充率6%時，材料

10、體 電阻率急劇下降而具有導電性，用量達到7%時體電阻率達到0.1歐姆血米。2.2.3金屬粉末或片在塑料聚合物基體屮摻入金屬鋁、銅、銀、銀粉末或碎片填料，亦可顯著提高材料導電性能。其電阻值受金 屬粉末尺寸、金屬、種類、金屬含量以及混合方法影響。2.2.4暫時或永久性涂層在塑料聚介物表而涂覆一層或涂刷一層導電涂料亦可獲得良好的導電性能，其關(guān)鍵是解決聚介物表而的附著 力，而11比較閑難。同時還要求涂層耐磨持久。通常線棊涂層表面電阻可達到1歐姆，銅棊涂層表面電阻可低 至0.5歐姆。暫時性涂層一般不使用，因為在使用過程中可能磨損或沖刷掉，需經(jīng)常修補。如emi/rfi屏蔽的塑料電氣 設(shè)備外殼使用的涂層通常

11、為19%-60%純線粉丙烯酸涂料，涂刷兩層后電磁屏蔽效果大約為：51800mhz頻 率衰減值為4050分貝。表面電阻1歐姆。2.2.5碳納米管據(jù)研究，加入1%電阻率很低的碳納米管（cnt）即可使聚合物獲得良好的em【屏蔽效果。口前，由于成 本高且加工困難仍未推廣。據(jù)預測，到2005年時便用碳納米管的導電塑料電氣構(gòu)件將占到總量的20%o 2.2.6導電薄層在聚合物中間加入金屬箔層使塑料聚合物具有導電性，金屬箔層擁有屏蔽性能，而塑料基材乂可保證不發(fā)生 電氣短路,并提高金屬箔層強度,通常使用丙烯酸粘合劑使塑料基材與金屬箔層粘合。此類導電聚合物屏蔽效 果人約為：體枳電阻：12歐姆厘米。電磁波衰減值可達到6575分貝。3結(jié)語塑料聚合物導電改性足一個異?；钴S的領(lǐng)域，用途廣泛。為了預防塑料聚合物的靜電積累和泄漏，防止電磁 波和射頻干擾（emi/rfi ）,通常處理方法有：選丿i特種功能製料聚介物，對塑料聚合物添加抗靜電劑或?qū)?電填料改性、或是采用永久/暫時導電保護涂層等措施。參考文獻ljmichel biron. polymers and electrical behaviour i-outline and antistatic solutions to make esd polymers.specical chern, june