导电塑料

导电塑料

一．导电塑料的来源

在人们的印象中，塑料是不导电的。而2000年诺贝尔化学奖

的获得者美国科学家艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树却打破了人们的常规意识，向人们习以为常的“观念”提出了挑战。他们通过研究发现，经过特殊改造之后，塑料能够像金属一样，具有导电性。近年来，有关导电塑料的研究受到了普遍的重视，研制和发展高效、低成本、易加工的新型导电塑料已成为电子领域的重要科研方向。本文介绍了导电塑料的组成，讨论了导电塑料的导电机理、影响导电的因素，综述了该材料在电子领域的应用及研究进展，并提出了未来发展的方向

塑料一直被人们作为绝缘材料使用．因其高绝缘性，带来加工和应用的一些问题。随着现代电子工业和信息产业的发展，各种工业自动化设备、徽电脑、家用电器及电子产品进入国民经济各个领域和人们工作生活环境之中。静电消除、电磁屏蔽、微渡吸收等技术已引起人们的关注。因此。应用领域对塑料提出了导电性能的要求．近十几年来，世界各国对具开展了广泛的研究，力求推出新一代的塑料材料、使之既保持塑料固有的优点又赋予新的导电性能。

二，导电塑料定义

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。

如下图所示

三，导电塑料性质

与金属相比，其具有易加工、重量轻、柔软性强、导电性能好和生产成本低等优点。它可以作为摄影胶卷的防静电物质，制造防电子辐射的计算机屏幕保护镜和遮挡阳光的“智能”窗户。在包装,运输,及电子电器方面可应用于I.C.托盘,周转箱,I.C.料盒,便携电脑外壳,家电部件,LCD盒托盘等.

四，导电塑料分类

按照电性能分类，可分为：绝缘体、防静电体、导电体、高导体。通常电阻值在1010Ω·cm以上的称为绝缘体；电阻值在104～109Ω·cm 范围内的称作半导体或防静电体；电阻值在104Ω·cm以下的称为导电体；电阻值在100Ω·cm以下甚至更低的称为高导体。

按导电塑料的制作方法分类，可分为结构型导电塑料和复合型导电塑料。

按用途的不同分类，可分为：抗静电材料、导电材料和电磁波屏蔽材料。

五，导电塑料的用用途

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。

目前，导电塑料已在计算机及通讯领导、电子仪表、家电电器和高技术领域得到广泛的应用。用作电磁屏蔽材料尤其引人注目。通常材料的电阻率<1Q·cm，屏蔽值可达到30一40dB。即能满足大部分电子设备的电磁屏蔽要求。用填充导电塑料或金属纤维系导电塑料制作的电器壳体已能达到新需的屏蔽值。表3是各种纤维的添加量与屏蔽值的关系．表3是各种纤维的添加量与屏蔽值的关系。达到电磁屏蔽要求的导电塑料可用于制作各种电器壳体及电子部件。

六，导电塑料的示例

1，结构型导电塑料

结构型导电塑料是指高聚物车身具有导电性或经过化学改性后具有导电性的塑料。这是一类新型的高聚物。它们能发挥自身化学结掏的作用，使其本质上能够导电。再通过化学方法进行掺杂以增长其导电性．(常用的掺杂物为碘、五氟化砷、五氟化硼等)通常这类化学物都是带有共轭双键结构的结晶性高聚物．现已研制的有：聚乙炔(PAC)、聚对苯捧(PPP)、聚吡咯(PPY)、聚苯硫醚(PPS)、聚噻吩、聚苯胺、聚喹啉等．到目前为止．有重要意义的是前四种。

目前，结构型导电塑料大多仍处于研究和实验试用阶段，只有少数进入实用领域．但与复合型导电塑料相比，因不需要使用价格昂贵的导电填料而成本较低，又在保持高聚物本身特性方面较佳，并比较容易达到所需的导电性，故其潜在的技术用途和市场前景乐观．2，结构型导电塑料的成型

结构型导电塑料的稳定性和加工性目前仍是工业化生产和实际应用的主要问题．工业已研制的太多数结构型导电高聚物很不稳定，加热时容易分解。有些对氧十分敏感，有些在储存时会失去原有性能。而且它们不熔不溶，至今还不能很好地将它们分散在有机溶剂或粘性树脂之中，因此无固定的成型方法．为了解决这个问题，国外已研制了聚合物共混物以改善其稳定性和加工性．或先制备成能溶解的璜聚体，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．近年来已研究出可用热塑性加工方法成型的导电高聚物，从而在加工和应用出现突破．预料将会更多地开发出掺杂前能加

工，掺杂后能稳定的新品种．

2，复合型导电塑料

复合型导电塑料是指经物理改性后具有导电性的塑料．它在研究和应用方面较结构型导电塑料更成熟，不少产品已商业化生产。

制作复台型导电塑料必须选择合适的基本树脂和复合方式：

(1) 基本树脂几乎所有正在使用的树脂均可采用。如PE、PP、W C、PS、ABS以及TPO等热塑性塑料和酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂等热固性塑料．

(2) 复合方式可分为下列三类：

a. 分散复合法(填充导电填料)——在基本树脂中添加导电填料并使之均匀分散．

b．层积复合法(金属纤维系导电塑料)——在基本树脂中添加或层积金属纤维并使之呈层状分散．

c. 表面橡覆法(表面滁覆导电塑料)——在塑料表面涂覆金属层．

对复合型导电塑料来说，现有的塑料加工成型方法均可采用．挤出、注射、层压等方法加工成型的导电塑料制品，其导电性已完全可以达到使用要求。

七，导电塑料举例（填充导电塑料，金属纤维系导电塑料，表面涂覆导电塑料的成型）

1，填充导电塑料成型工作流程