復(fù)合型導(dǎo)電塑料

　　復(fù)合型是由導(dǎo)電性物質(zhì)與高分子材料復(fù)合而成。該類別成本稍低，可以滿足各種成型要求，是一類已被廣泛應(yīng)用的功能性高分子材料。

　　復(fù)合型導(dǎo)電塑料根據(jù)導(dǎo)電填料的不同可分為：抗靜電劑系、金屬系(各種金屬粉末、纖維、片等)、碳系(炭黑、石墨等)，可以根據(jù)制品電阻值的不同要求進(jìn)行調(diào)節(jié)生產(chǎn)。

　　1、抗靜電劑填充型

　　抗靜電劑填充型產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是制品著色不受限制，其中低分子型抗靜電劑對產(chǎn)品性能影響不大，其表面電阻率為1010-1013Ω。但低分子抗靜電劑填充型產(chǎn)品的電性能會隨著時間的推移而逐漸喪失。

　　國外目前的主要開發(fā)動向是研制生產(chǎn)高分子型抗靜電劑，高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑，它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時間使用后便喪失其導(dǎo)電性。高分子型抗靜電劑的主要品種有：聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。主要生產(chǎn)廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學(xué)工業(yè)、第一工業(yè)制藥，瑞士的汽巴精化、科萊恩，美國的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍，同時還要考慮其與樹脂的相容性從而選擇適用的相容劑，因受到成本的制約使其應(yīng)用受到一定限制。國內(nèi)目前主要是低分子型抗靜電劑，代表性的廠家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。

　　2、碳系填充型

　　這一系列的填充物主要是導(dǎo)電炭黑、石墨和碳纖維，制成品的體積電阻率為102-109Ω·cm。其中炭黑填充是主流，炭黑填充型導(dǎo)電聚合物之所以被廣泛采用，其一是因為導(dǎo)電炭黑價格較為低廉；其二是因為炭黑能根據(jù)不同的導(dǎo)電性需求有較大的選擇余地，它的制成品的電阻值可在102-109Ω之間的寬廣范圍內(nèi)變化；其三是導(dǎo)電性持久、穩(wěn)定；因此是理想的抗靜電材料。但是它的制成品僅限于黑色，并對材料性能影響較大，需要配套改性技術(shù)。

　　3、金屬填充型

　　這類導(dǎo)電塑料主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于集成電路和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化電子機(jī)器已從工業(yè)用向民用品發(fā)展。為了提高處理能力，使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化，其信號水平減小，這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外，電子設(shè)備也向外放射電磁波，因此很容易造成電子機(jī)器的誤動作、圖象和聲音干擾。進(jìn)入80年代，電子機(jī)器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質(zhì)輕且強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工、生產(chǎn)效率高、總成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，塑料是絕緣體，對于電磁波來說，完全可以透過。因此，賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個有待研究的十分迫切的課題。目前，具體實(shí)施的屏蔽方法很多，大致分為在塑料表面形成導(dǎo)電層的方法和將導(dǎo)電性填料混入到塑料中制成導(dǎo)電塑料的方法兩種。不同的屏蔽方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，以往應(yīng)用較多的是鋅噴鍍和導(dǎo)電涂料法。近年來，導(dǎo)電塑料法引起了人們的興趣，這方面的研究報道很多，這是由于導(dǎo)電塑料法具有3個顯著的優(yōu)點(diǎn)：①無需二次加工；②屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經(jīng)濟(jì))；③在長期使用過程中(如震動、濕熱環(huán)境因素下)安全、可靠，不會像表面法那樣產(chǎn)生剝離和脫落現(xiàn)象。

　　EMI屏蔽塑料多以各種工程塑料為基材，使用的金屬填料主要是不銹鋼纖維，也有的使用黃銅短纖維、鋁片、鎳?yán)w維等。制成品的體積電阻為10-1000Ω·cm，電磁波屏蔽效果為30-60分貝。碳纖維、特種導(dǎo)電炭黑雖然不是金屬填料，但其制成品也可在電磁波屏蔽場合應(yīng)用。當(dāng)一些制品在比較苛刻的使用環(huán)境中要求具有強(qiáng)度高、體積輕、壁薄、注射成型易流動等特點(diǎn)時，就要采用碳纖維填充的材料，目前市售的高檔筆記本電腦、手機(jī)殼體材料即是采用碳纖維填充的PC／ABS合金。

　　黃銅短纖維填充的復(fù)合體系具有優(yōu)異的電磁波屏蔽效果，卻難以滿足實(shí)用化提出的阻燃、低比重、良好的制品外觀等要求；鎳及鍍鎳石墨纖維雖也具有優(yōu)異的電性能，但由于價格昂貴而限制了其使用性；碳纖維、特種導(dǎo)電炭黑填充的復(fù)合體系屏蔽效果較差，適用性受到限制；不銹鋼纖維的直徑一般為6―10μm，填加10％左右即可滿足實(shí)際應(yīng)用中要求的電性能，由于填加量少，因此對復(fù)合體系的物理機(jī)械性能影響較小，是理想的EMI屏蔽塑料填充材料?！?/p>

　　結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料

　　1977年三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物，它是有機(jī)聚合摻雜后的聚乙炔，具有類似金屬的電導(dǎo)率。而純粹的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子聚合物至今只有導(dǎo)電聚苯胺，其它許多導(dǎo)電聚合物幾平均需采用氧化還原、離子化或電化學(xué)等手段進(jìn)行摻雜之后才能有較高的導(dǎo)電性。其代表性的產(chǎn)物有聚乙炔、聚對苯撐、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等。還有一種叫作熱分解導(dǎo)電高分子，這是把聚酰亞胺、聚丙烯腈等在高溫下熱處理，使之生成與石墨結(jié)構(gòu)相近的物質(zhì)，從而獲得導(dǎo)電性。這些熱分解導(dǎo)電高分子的特征是無須摻雜處理，故具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料的主要用途是導(dǎo)電材料、蓄電池電極材料、光功能元件、半導(dǎo)體材料，其研究開發(fā)主要集中在以下4個方面：①具有與金屬相同的電導(dǎo)率；②在空氣中是穩(wěn)定的；③具有高功能；④具有良好的加工成型性。

　　導(dǎo)電塑料產(chǎn)品的的開發(fā)在國際上竟?fàn)幨旨ち?。目前美國（杜邦公司、IBM公司、AlliedSignal公司）、德國（Ormecon）、芬蘭（NesteOy）和日本（NittoDenko）等國的公司已基本從原理上解決導(dǎo)電聚苯胺的噸級生產(chǎn)、溶液與熔融加工難題，進(jìn)入工業(yè)規(guī)模的開發(fā)。歐美產(chǎn)業(yè)部門估計到2005年國際上相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)值將達(dá)到10億美元，這當(dāng)中電子化學(xué)品、抗靜電材料、聚苯胺金屬防腐蝕材料、電磁屏蔽材料占80％以上。世界各大公司在該領(lǐng)域擁有近150項專利技術(shù)，其中原創(chuàng)性專利3-5項。

　　在導(dǎo)電聚苯胺產(chǎn)品的開發(fā)中，目前最有成效的是德國的Ormecon公司，該公司主要生產(chǎn)導(dǎo)電聚苯胺防腐涂料和抗靜電涂料，已經(jīng)在美國、日本和韓國分別建立了OrmeconAmerica，OrmeconJapan及OrmeconKorea三家子公司，已經(jīng)成為全球最有影響力的導(dǎo)電聚苯胺產(chǎn)品公司。

　　在國內(nèi)，中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所于1984年開始研究導(dǎo)電聚苯胺的合成、結(jié)構(gòu)、性能、加工和應(yīng)用。從1996年開始，長春應(yīng)化所全力加速聚苯胺類導(dǎo)電塑料的工業(yè)化進(jìn)程，所開發(fā)的“可溶性聚苯胺的環(huán)保聚合路線及后處理工藝”經(jīng)吉林省科技廳立項支持，于1999年2月通過專家的鑒定。1999年7月吉林省科技廳又重點(diǎn)支持其“20噸級可溶性導(dǎo)電聚苯胺中試合成”項目，已經(jīng)于2001年1月15日通過了專家的鑒定，鑒定委員會認(rèn)為長春應(yīng)化所的聚苯胺研究成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。2001年吉林省科技廳又將“聚苯胺類導(dǎo)電塑料的研究與開發(fā)”作為重點(diǎn)項目進(jìn)行支持，目前其合作企業(yè)吉林正基科技開發(fā)有限責(zé)任公司，已經(jīng)噸級規(guī)模向美國杜邦公司出口聚苯胺原料。