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導(dǎo)電塑料知多少？
????????塑料能導(dǎo)電，不要說普通人不相信，就是科學(xué)家中也沒有幾個(gè)人相信。可是一次偶然事件讓它成為現(xiàn)實(shí)，參與這項(xiàng)工作的三位科學(xué)家也有幸成為2000年度譜貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主。這三位科學(xué)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(dǎo)電聚合物——聚乙炔而獲獎(jiǎng)的。
導(dǎo)電塑料是將樹脂和導(dǎo)電物質(zhì)混合，用塑料的加工方式進(jìn)行加工的功能型高分子材料，主要應(yīng)用于電子、集成電路包裝、電磁波屏蔽等領(lǐng)域。
????????導(dǎo)電塑料分類
????????1.按電性能分類，可分為：絕緣體、防靜電體、導(dǎo)電體、高導(dǎo)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(nèi)的稱作半導(dǎo)體或防靜電體;電阻值在104Ω·cm以下的稱為導(dǎo)電體;電阻值在100Ω·cm以下甚至更低的稱為高導(dǎo)體。
????????2.按導(dǎo)電塑料的制作方法分類，可分為結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料和復(fù)合型導(dǎo)電塑料。
????????3.按用途分類，可分為：抗靜電材料、導(dǎo)電材料和電磁波屏蔽材料。
????????結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料
????????指高聚物本身具有導(dǎo)電性或經(jīng)過化學(xué)改性后具有導(dǎo)電性的塑料。它們能發(fā)揮自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的作用，使其本質(zhì)上能夠?qū)щ?再通過化學(xué)方法進(jìn)行摻雜以增長其導(dǎo)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(xué)物都是帶有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性高聚物。現(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(fù)合型導(dǎo)電塑料
????????指經(jīng)物理改性后具有導(dǎo)電性的塑料，不少產(chǎn)品已商業(yè)化生產(chǎn)。制作復(fù)臺(tái)型導(dǎo)電塑料必須選擇合適的基本樹脂和復(fù)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(fù)合方式 可分為下列三類：
????????a. 分散復(fù)合法(填充導(dǎo)電填料)—— 在基本樹脂中添加導(dǎo)電填料并使之均勻分散;
????????b.積復(fù)合法(金屬纖維系導(dǎo)電塑料)—— 在基本樹脂中添加或?qū)臃e金屬纖維并使之呈層狀散;
????????c.表面橡覆法(表面滁覆導(dǎo)電塑料)—— 在塑料表面涂覆金屬層。
????????導(dǎo)電塑料的成型
????????1、結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電塑料的成型
????????結(jié)構(gòu)型導(dǎo)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(shí)際應(yīng)用的主要問題。工業(yè)已研制的太多數(shù)結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高聚物很不穩(wěn)定，加熱時(shí)容易分解。有些對氧十分敏感，有些在儲(chǔ)存時(shí)會(huì)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(jī)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(gè)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。或先制備成能溶解的璜聚體，使之可在溶液中加工成胰。或采用共聚和接技的方法，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(dǎo)電高聚物，從而在加工和應(yīng)用出現(xiàn)突破。預(yù)料將會(huì)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(fù)合型導(dǎo)電塑料的成型
????????對復(fù)合型導(dǎo)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(dǎo)電塑料制品，其導(dǎo)電性已完全可以達(dá)到使用要求。
????????3、填充導(dǎo)電塑料的成型
????????這類導(dǎo)電塑料是采用分散復(fù)合法成型的。將導(dǎo)電填料與基本樹脂在捏和機(jī)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(dǎo)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(dǎo)電塑料相同。也可以在添加金屬纖維同時(shí)添加導(dǎo)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(jìn)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(zhì)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(shí)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(shí)應(yīng)選用低速和剪切應(yīng)力小的設(shè)備。
????????c.BMC法 (預(yù)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(yù)置模具中注射成型(包括雙層注射)。BMC法的優(yōu)點(diǎn)是金屬鰱纖維在加工過程中不受損傷，因而導(dǎo)電性極好，使用中能保持導(dǎo)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(fù)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(dǎo)電填料對基本樹脂的性能影響較小，對加工成型性、對設(shè)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(dǎo)電塑料電阻率可達(dá)到10Q·cm。電磁琿蔽效高，綜合性能好，但是，多數(shù)金屬纖維價(jià)格較高，囤而可采用混雜，金屬纖維或混合導(dǎo)電填料以降低成本，其效果往往超過單一體系。
????????常用導(dǎo)電填料
????????1、碳黑
????????碳黑是使用最早最常用的導(dǎo)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(diào)節(jié)。加入少量碳黑電阻率不會(huì)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(gè)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(qiáng)度并容易引起表面斑點(diǎn)。當(dāng)要求外觀質(zhì)量高的制品時(shí)，需再作表面涂飾。
????????圖：鋁箔片
????????總之，導(dǎo)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(dǎo)電性均有直接的影響。
????????導(dǎo)電塑料的主要用途
????????1)在電子、電器領(lǐng)域中作集成電路、晶片、傳感器護(hù)套等精密電子元件生產(chǎn)過程中使用的防靜電周轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)件，如：煤礦、油船、油田、粉塵及可燃?xì)怏w等場合中使用的電器產(chǎn)品外殼及結(jié)構(gòu)件。
????????3)中、高壓電纜中使用的半導(dǎo)電屏蔽料。
????????4)電訊、電腦，自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)用電子產(chǎn)品、消費(fèi)用電子產(chǎn)品、汽車用電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中的電器產(chǎn)品EMI屏蔽外殼。
????????圖：導(dǎo)電塑料應(yīng)用于太陽能電池板
????????導(dǎo)電塑料在其他方面還有更多的應(yīng)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(diào)制成飛機(jī)涂料還可以起到逃避雷達(dá)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。
