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导电塑料的发展现状及其应用前景

2010-12-26 22:47:29互联网 点击数: 【字体:

  导电塑料是将树脂和导电物质混合,用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。

  导电塑料不仅在抗静电添加剂、计算机抗电磁屏幕和智能窗等方面的应用已快速的发展,而且在发光二极管、太阳能电池、移动电话、微型电视屏幕乃至生命科学研究等领域也有广泛的应用前景。此外,导电塑料和纳米技术的结合,还将对分子电子学的迅速发展起到推动作用。将来,人类不仅可以大大提高计算机的运算速度,而且还能缩小计算机的体积。因此,有人预言,未来的笔记本电脑可以装进手表中。

  一、导电塑料的主要用途

  (1)在电子、电器领域中作集成电路、晶片、传感器护套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、ic及lcd托盘、ic封装、晶片载体、薄膜袋等。

  (2)防爆产品的外壳及结构件,如:煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构件。

  (3)中、高压电缆中使用的半导电屏蔽料。

  (4)电讯、电脑,自动化系统、工业用电子产品、消费用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品emi屏蔽外壳。

  二、导电塑料的国内外发展状况

  1、抗静电剂填充型

  抗静电剂填充型产品的优点是制品着色不受限制,其中低分子型抗静电剂对产品性能影响不大,其表面电阻率为1010-1013ω。但低分子抗静电剂填充型产品的电性能会随着时间的推移而逐渐丧失。

  国外目前的主要开发动向是研制生产高分子型抗静电剂,高分子型抗静电剂亦可称为永久性抗静电剂,它不会像低分子型抗静电剂那样水洗后或长时间使用后便丧失其导电性。高分子型抗静电剂的主要品种有:聚醚型、季氨盐型、磺酸型、酸的接枝共聚物、离子型。主要生产厂家有日本的三洋化成、住友精化、住友科学工业、第一工业制药,瑞士的汽巴精化、科莱恩,美国的威科、大湖等。高分子型抗静电剂的添加量是低分子型抗静电剂的5-15倍,同时还要考虑其与树脂的相容性从而选择适用的相容剂,因受到成本的制约使其应用受到一定限制。国内目前主要是低分子型抗静电剂,代表性的厂家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。

  2、碳系填充型

  这一系列的填充物主要是导电炭黑、石墨和碳纤维,制成品的体积电阻率为102-109ω·cm。其中炭黑填充是主流,炭黑填充型导电聚合物之所以被广泛采用,其一是因为导电炭黑价格较为低廉;其二是因为炭黑能根据不同的导电性需求有较大的选择余地,它的制成品的电阻值可在102-109ω之间的宽广范围内变化;其三是导电性持久、稳定;因此是理想的抗静电材料。但是它的制成品仅限于黑色,并对材料性能影响较大,需要配套改性技术。

  在国外,碳系填充型导电塑料已经形成为一个十分成熟的市场,较大的生产厂商有美国的卡伯特公司、原联碳公司、ge公司、3m公司等,日本的东芝化学、住友酚醛塑料是主要厂商,还有东丽、东洋油墨制造、东京油墨、日本合成橡胶、神户制钢所等,芬兰的premix,韩国的lg公司。

  3、金属填充型

  这类导电塑料主要用于电磁波屏蔽场合。近年来由于集成电路和大规模集成电路技术的发展,数字化电子机器已从工业用向民用品发展。为了提高处理能力,使用的电子线路和元件越来越集成微型化、高速化,其信号水平减小,这使从外部侵入的电磁波与控制信号相接近。此外,电子设备也向外放射电磁波,因此很容易造成电子机器的误动作、图象和声音干扰。进入80年代,电子机器的壳体大多采用塑料材料代替金属。这是由于塑料作为壳体具有质轻且强度高、耐腐蚀、易加工、生产效率高、总成本低等优点。但是,塑料是绝缘体,对于电磁波来说,完全可以透过。因此,赋予塑料壳体电磁波屏蔽能力就成为一个有待研究的十分迫切的课题。

  近年来,导电塑料法引起了人们的兴趣,这方面的研究报道很多,这是由于导电塑料法具有3个显著的优点:①无需二次加工;②屏蔽性与成型制品一次完成(省力、经济);③在长期使用过程中(如震动、湿热环境因素下)安全、可靠,不会像表面法那样产生剥离和脱落现象。

  三、发展展望

  高分子材料代替金属材料是今后材料学科领域的发展趋势。由此带来导电性聚合物的市场需求日益增长,其应用领域逐步扩大,这就必然对导电性聚合物提出更高的要求。对于结构型导电性聚合物来说,要想进一步实用化,必须解决目前存在的下述主要问题:

  (1)稳定性欠缺导电性高分子中的氧原子对水是极不稳定的,这是防碍其实用化的最大问题。

  (2)掺杂剂多是有毒的如asf5、i2、br2等。

  (3)成型困难导电聚合物主链中的共轭结构使分子链僵硬,不溶不融,从而给自由地成形加工带来困难。

  (4)经济性差其价格比金属及普通塑料高,难以实用化。



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