国外导电性聚合物改性应用进展

1、国外导电性聚合物改性应用进展作者：饶兴鹤来源：国外塑料2004-12加入时间：2005-8-23前言塑料聚合物具有质量较轻、易加工成各种复杂形状，化学稳定性好等特殊物理化学性能和使用性能而得到了 很大发展，广泛应川于国氏经济各领域。但普通教料是电绝缘的、妨碍了在一些场介的使用，众所周知，塑料 电绝缘性在许多应用环境中产生静电作用，如製料梳子产生头发竖立现象，合成纤维制成衣服产生放电，吸尘 器外壳吸附大量灰尘，电视屏幕吸附灰尘、电视和收音机干扰等，有些场合静电泄漏其至会产牛严重火灾或爆 炸事故。1槊料聚合物电绝缘性危害塑料聚合物电绝缘性在应用中可能产生静电枳累，进而发朱静电泄漏（esd）、电磁波

2、和射频干扰（emi/rfi ） o塑料制品静电积累在日常生活中造成灰尘及其他污物吸附、接触纤维毯和塑料于柄时产生电 击不适感，引起易燃品发生静电火灾或爆炸，电视及计算机、通讯等信号干扰，由于i挣电产生电磁波和射频干 扰（emi/rfi ）其至影响航空领域的导航系统干扰，医疗监控仪器信号失真等。2塑料聚合物导电改性原理及方法塑料聚合物导电改性的h的是采取-定措施降低体电阻或表面电阻，使聚合物本身具有导电性或使电荷在聚 合物屮很快泄漏。通常是在聚合物屮加入各种填料或在表面形成导电膜，通过复合而形成导电性，具体方法有 四种:（1 ）表面处理。表血处理是指在塑料聚合物表面进行导电处理以达到较高的导电率

3、，包括金属热喷涂法、 镀层法和导电涂层法。（2）填料分散复合法。填料分散复合法是在塑料聚合物体内混入不同填料，通过分散复合而制成导电塑料 聚合物的方法。（3）导电填料层积复合法。导电填料层积层合法是将金属网、板、丝、毯等作为中间层、两侧再层压上塑 料棊材或利用双层平行挤出方法制成一层为导电树脂，另一层为普通树脂的双层制品。（4 ）外用暂时性抗静电剂。在塑料聚合物表面使用暂时性抗静电剂使塑料衣面具备暂时性抗静电功能。2.1塑料聚合物抗静电添加剂应用进展抗静电剂己广泛应川于通用塑料如聚苯乙烯（ps）、聚丙烯（pp）；工程塑料如abs、尼龙6/6、尼龙6、聚碳酸酯（pc）、pom、聚对苯二卬酸丁二酯

4、（pbt）、ppo、pps :专用功能塑料如pei、peek以及 塑料合金pc/pmma、pc/abs中。抗静电剂应用方法有两种：一是外用法，即在塑料聚合物表面喷洒、浸溃和涂敷抗静电剂使材料表面接枝上 抗静电剂，使材料具有抗静电性能。二是内用抗静电剂法，即将抗静电剂掺和到材料中，或将高分了材料与导 电材料混用，使z成为具冇抗静电性能的材料。酸料用有机类抗静电剂通常冇:烷基磺酸盐、酰胺、胺、酣、 季胺盐、脂肪酸皂等。口前,国外广泛使用的犁料抗静电剂如表lo公司品名阿克苏诺贝尔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康普协niax* anlisial at-21crc<nplon-wilcokenam de*®1 w-40猪固赛-coldachmidltegomer* 994 sn«k»r> ch

6、emicalaluminasol 100罗地亚alkaimjlb"® cmr-rr-lc罗昵斯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抗静电剂具有极性,而塑料聚合物为非极性材料，和抗静电剂相容性一燉较差。表2总结了部分塑料适用相容性抗静

7、电剂关系。袤2塑料与抗静电钢相容性关累:,鶴性abs丙烯酸capapc1-pvcpttpbt十胺jk嚴胺嚴胺1酯-胺酸盐酸盐酸盐s8对于食品包装用途的塑料制品所有抗静电剂，必须符合当地相关标淮如fda要求。为了更便于使用和使用更经济，国外部分公司开发了部分抗静电剂母料，可应用于聚烯烧、聚苯乙烯、聚酯.丙烯酸.abs. pc、尼龙和缩醛槊料等，表而电阻范禺在107108欧姆，如表3。ampcicela 呷 xcel 100323anstatascoreas pe mbhostat 2jq87skistat 10cabolplaadj pe87463747811cbelec 4701.4731ir

8、oalikimaslerad aimislalic ad-100l克莱恩cesa-slatrtpperfnadal lmschulmanamislai msslerbalchesvi ba01161.01792q1801.025932.2塑料聚介物导电填料改性电子设备受到外界电磁波以及内部产生的电磁波干扰（emi/rfi）后，容易产生谋动作。为了防止电磁波 的干扰，保持其正常工作，必须对电子设备进行屏蔽。导电性塑料以其设计自由、质量轻、成本低、成型加工 容易、适于大批量生产等优点，因此常用作电子设备的侨蔽材料。导电性塑料聚合物是在聚合物媒体内混入不 同填料和/或抗静电剂，如碳黑、纤维、金属粉末

9、、金属纤维、石議、纳米碳管等，通过分散复合而制成导电 塑料聚合物。221导电性碳黑在犁料聚合物中添加导电性碳黑后可显黑提高其导电性，但故终电阻值主要取决于碳黑分布状况及表血含 量、碳黑总添加量、聚合物本身性质、混合方法及加工条件等,通常碳黑丿i量为10%-20%o2.2.2导电性纤维金属纤维导电性能优此，可显著降低填充率，工业上广泛使川。此外，由titk公司开发的导电性纤维素纤 维和高填充虽碳黑一起便用也可获得良好的电阻性能。其最终电阻值取决于：纤维尺寸、外形如长径比、化学 性质、纤维用量、混合方法等。有研究表明：长径比大的黄铜纤维改性聚丙烯材料，当黄铜纤维体积百分数达到临界填充率6%时，材料

10、体 电阻率急剧下降而具有导电性，用量达到7%时体电阻率达到0.1欧姆血米。2.2.3金属粉末或片在塑料聚合物基体屮掺入金属铝、铜、银、银粉末或碎片填料，亦可显著提高材料导电性能。其电阻值受金 属粉末尺寸、金属、种类、金属含量以及混合方法影响。2.2.4暂时或永久性涂层在塑料聚介物表而涂覆一层或涂刷一层导电涂料亦可获得良好的导电性能，其关键是解决聚介物表而的附着 力，而11比较闲难。同时还要求涂层耐磨持久。通常線棊涂层表面电阻可达到1欧姆，铜棊涂层表面电阻可低 至0.5欧姆。暂时性涂层一般不使用，因为在使用过程中可能磨损或冲刷掉，需经常修补。如emi/rfi屏蔽的塑料电气 设备外壳使用的涂层通常

11、为19%-60%纯線粉丙烯酸涂料，涂刷两层后电磁屏蔽效果大约为：51800mhz频 率衰减值为4050分贝。表面电阻1欧姆。2.2.5碳纳米管据研究，加入1%电阻率很低的碳纳米管（cnt）即可使聚合物获得良好的em【屏蔽效果。口前，由于成 本高且加工困难仍未推广。据预测，到2005年时便用碳纳米管的导电塑料电气构件将占到总量的20%o 2.2.6导电薄层在聚合物中间加入金属箔层使塑料聚合物具有导电性，金属箔层拥有屏蔽性能，而塑料基材乂可保证不发生 电气短路,并提高金属箔层强度,通常使用丙烯酸粘合剂使塑料基材与金属箔层粘合。此类导电聚合物屏蔽效 果人约为：体枳电阻：12欧姆厘米。电磁波衰减值可达到6575分贝。3结语塑料聚合物导电改性足一个异常活跃的领域，用途广泛。为了预防塑料聚合物的静电积累和泄漏，防止电磁 波和射频干扰（emi/rfi ）,通常处理方法有：选丿i特种功能製料聚介物，对塑料聚合物添加抗静电剂或导 电填料改性、或是采用永久/暂时导电保护涂层等措施。参考文献ljmichel biron. polymers and electrical behaviour i-outline and antistatic solutions to make esd polymers.specical chern, june