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導電塑料知多少？
????????塑料能導電，不要說普通人不相信，就是科學家中也沒有幾個人相信?？墒且淮闻既皇录屗蔀楝F(xiàn)實，參與這項工作的三位科學家也有幸成為2000年度譜貝爾化學獎得主。這三位科學家是美國的艾倫·黑格教授和艾倫·馬克迪爾米德教授以及日本的白川英樹教授，他們是因1977年發(fā)現(xiàn)導電聚合物——聚乙炔而獲獎的。
導電塑料是將樹脂和導電物質混合，用塑料的加工方式進行加工的功能型高分子材料，主要應用于電子、集成電路包裝、電磁波屏蔽等領域。
????????導電塑料分類
????????1.按電性能分類，可分為：絕緣體、防靜電體、導電體、高導體。通常電阻值在1010Ω·cm以上的稱為絕緣體;電阻值在104～109Ω·cm 范圍內的稱作半導體或防靜電體;電阻值在104Ω·cm以下的稱為導電體;電阻值在100Ω·cm以下甚至更低的稱為高導體。
????????2.按導電塑料的制作方法分類，可分為結構型導電塑料和復合型導電塑料。
????????3.按用途分類，可分為：抗靜電材料、導電材料和電磁波屏蔽材料。
????????結構型導電塑料
????????指高聚物本身具有導電性或經(jīng)過化學改性后具有導電性的塑料。它們能發(fā)揮自身化學結構的作用，使其本質上能夠導電;再通過化學方法進行摻雜以增長其導電性。(常用的摻雜物為碘、五氟化砷、五氟化硼等)通常這類化學物都是帶有共軛雙鍵結構的結晶性高聚物?，F(xiàn)已研制的有：聚乙炔(PAC)、聚對苯捧(PPP)、聚吡咯(PPY)、聚苯硫醚(PPS)、聚噻吩、聚苯胺、聚喹啉等。
????????復合型導電塑料
????????指經(jīng)物理改性后具有導電性的塑料，不少產(chǎn)品已商業(yè)化生產(chǎn)。制作復臺型導電塑料必須選擇合適的基本樹脂和復合方式：
????????(1) 基本樹脂 幾乎所有正在使用的樹脂均可采用。如PE、PP、WC、PS、ABS以及TPO等熱塑性塑料和酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂等熱固性塑料。
????????(2) 復合方式 可分為下列三類：
????????a. 分散復合法(填充導電填料)—— 在基本樹脂中添加導電填料并使之均勻分散;
????????b.積復合法(金屬纖維系導電塑料)—— 在基本樹脂中添加或層積金屬纖維并使之呈層狀散;
????????c.表面橡覆法(表面滁覆導電塑料)—— 在塑料表面涂覆金屬層。
????????導電塑料的成型
????????1、結構型導電塑料的成型
????????結構型導電塑料的穩(wěn)定性和加工性目前仍是工業(yè)化生產(chǎn)和實際應用的主要問題。工業(yè)已研制的太多數(shù)結構型導電高聚物很不穩(wěn)定，加熱時容易分解。有些對氧十分敏感，有些在儲存時會失去原有性能。而且它們不熔不溶，至今還不能很好地將它們分散在有機溶劑或粘性樹脂之中，因此無固定的成型方法。為了解決這個問題，國外已研制了聚合物共混物以改善其穩(wěn)定性和加工性?；蛳戎苽涑赡苋芙獾蔫垠w，使之可在溶液中加工成胰?；虿捎霉簿酆徒蛹嫉姆椒?，引入可加工成分。近年來已研究出可用熱塑性加工方法成型的導電高聚物，從而在加工和應用出現(xiàn)突破。預料將會更多地開發(fā)出摻雜前能加工，摻雜后能穩(wěn)定的新品種。
????????2、復合型導電塑料的成型
????????對復合型導電塑料來說，現(xiàn)有的塑料加工成型方法均可采用。擠出、注射、層壓等方法加工成型的導電塑料制品，其導電性已完全可以達到使用要求。
????????3、填充導電塑料的成型
????????這類導電塑料是采用分散復合法成型的。將導電填料與基本樹脂在捏和機中混合均勻，然后擠出造粒，再將粒料用合適的方法成型。
????????4、金屬纖維系導電塑料的成型
????????a.直接法 在基本樹脂中直接加入金屬短纖維，其工藝流程與填充導電塑料相同。也可以在添加金屬纖維同時添加導電填料。使用金屬短纖維沒有什么限定，拉絲法或熔紡法制成的金屬纖維和舍金纖維均可使用。
????????b.母粒法 將金屑長纖維用集束劑進行集束，然后將其切成長度為5-15ram的切片(母粒)，再將切片與基本樹脂一起混練或捏和，使其均勻分散;各種材質的金屬長纖維均可使用.理想的纖長度>100ram，直徑<5 m(最佳為7岬)，添加量4-8，與集束劑混合時所占比例以20-70%為宜。
????????通常使用的集束劑是熱塑性樹脂溶液或裂液。集束切片與基本樹脂混合時應選用低速和剪切應力小的設備。
????????c.BMC法 (預制整體模塑料將金屬長纖維先織成網(wǎng)張織物(體積腭或絲毯)，然后將其置于兩層塑料基材之閹壓制成型。也可將織同浸漬樹脂溶液烘塑成型又可將織網(wǎng)作為嵌件預置模具中注射成型(包括雙層注射)。BMC法的優(yōu)點是金屬鰱纖維在加工過程中不受損傷，因而導電性極好，使用中能保持導電性。
????????d.SMC法 (片狀摸塑料)將多股金屬長纖維與基本樹脂混合，經(jīng)過反復滾壓和牽伸，制成片狀摸塑料，然后用干法”模壓成型。SMC法特別適用于熱固性塑料。
????????添加金屬纖維比添加導電填料對基本樹脂的性能影響較小，對加工成型性、對設備摸具的損傷及污染都較小，且不影響制品著色。目前金屬纖維系導電塑料電阻率可達到10Q·cm。電磁琿蔽效高，綜合性能好，但是，多數(shù)金屬纖維價格較高，囤而可采用混雜，金屬纖維或混合導電填料以降低成本，其效果往往超過單一體系。
????????常用導電填料
????????1、碳黑
????????碳黑是使用最早最常用的導電填料。添加碳黑的最終產(chǎn)品的電阻率可通過選擇合適的填加量及加工條件予以調節(jié)。加入少量碳黑電阻率不會有明顯變化，填加量提高到一定比例之后，電阻率可下降幾個數(shù)量級，但下降到低限之后，再增加填加量，電阻率變化就很不明顯。
????????圖：炭黑
????????2、鋁箔片
????????鋁箔片因其成本低目前用于多種熱塑性塑料，其效果優(yōu)于碳黑。常用的鋁箔片寬度約0.01ram。厚度約0.001ram，長度3— 12ram，填加量18—22 。鋁箔片的加入將降低制品的沖擊強度并容易引起表面斑點。當要求外觀質量高的制品時，需再作表面涂飾。
????????圖：鋁箔片
????????總之，導電填料的填加量，填料的品種和形狀，填料的分散性以及制品的厚度對導電性均有直接的影響。
????????導電塑料的主要用途
????????1)在電子、電器領域中作集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產(chǎn)過程中使用的防靜電周轉箱、IC及LCD托盤、IC封裝、晶片載體、薄膜袋等。
????????2)防爆產(chǎn)品的外殼及結構件，如：煤礦、油船、油田、粉塵及可燃氣體等場合中使用的電器產(chǎn)品外殼及結構件。
????????3)中、高壓電纜中使用的半導電屏蔽料。
????????4)電訊、電腦，自動化系統(tǒng)、工業(yè)用電子產(chǎn)品、消費用電子產(chǎn)品、汽車用電子產(chǎn)品等領域中的電器產(chǎn)品EMI屏蔽外殼。
????????圖：導電塑料應用于太陽能電池板
????????導電塑料在其他方面還有更多的應用，比如，利用它對電信號的敏感性，可以用來制作傳感器;由于它能夠吸收微波，調制成飛機涂料還可以起到逃避雷達的隱型效果;在火箭、船舶、石油管道以及污水管道中，還可以發(fā)揮它的防腐功能。
