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赋予塑胶导电性的方法有很多种,有些是尚在检讨中,有些则已实用化,这些方法可归纳为已下四大类:
1)将静电防止剂混入塑胶中,或涂在塑胶表面。有阴离子、阳离子性及非离子性的静电防止剂,阻抗值>10-8。
2)将导电性填充剂如碳黑或金属系填充剂与塑胶复合化,阻抗值约10-2~10-9 。
3)形成金属蒸镀膜,如氧化锡、氧化铟,阻抗值约10-4~10-2。
4)聚合物分子本身即具导电性,如TCNQ错合物、聚口比口各、聚乙炔等,阻抗值约10- 2~10-9.
其中1)法可获得的导电性很低,与其说是具有导电性,不如说是具静电防止性较价恰当。3)法多应用于要求透明性与高导电性的场合,由于价格昂贵且制品形状受限制,因此并不常用。4)法则在技术面尚不成熟,导电效果的稳定性有待加强。
2)法可自由选择调配导电填充剂即塑胶的种类与数量,藉以控制导电的程度,且其成本也是较*的,故为目前塑胶导电化的主流方法。以下对塑胶导电的讨论,即是根据此法。
较早被应用于导电塑胶的填充剂即为碳黑,目前它虽仍为较重用的导电填充剂,但已有很多具不同特性的导电填充剂被开发出来了,在选择导电填充剂时所要考虑的因素有:填充剂化学性、形状、粒径、表面积、比重及表面状态等,这些因素对导电塑胶的导电性、强度物性及成型性均有很大影响,对于填充剂本身的导电性,有很多不同的测定方法,且不易在相同条件下进行评估,但事实上此项评估对实际的复合化又是很重要的。为解决此一问题,将导电塑胶的导电原理,简化视为填充剂接角虫,测出其接角虫阻抗,以进行导电性的评估。粒状金属与碳黑是不同,因各粒子无法行强制接角虫,因此不易获得高导电性,填充率必须达60~70%。在此情形下,它用于涂料的效果优于应用于塑胶。纤维状填充剂接角虫阻抗,则受长径比的影响很大。金属纤维的导电性优于碳纤,其黄铜纤维更具较低的阻抗值,是有效的导电性填充剂,麟片状的填充剂的接融阻抗,亦随着长径比的增加而减小。
碳纤维与金属纤维是纤维状的填充剂,其复合胶料在特性上、成型方法上均受到很多限制,因此应用例远较碳黑复合胶料少。但纤维状填充剂经由特殊的混练技术与成型技术,却可获得低添加量、高导电性的效果,因此被检讨应用于电波遮蔽等低阻抗制品方面,THERMOCOMP RC004SXS复合纤维状填充剂时的导电性,碳纤与金属纤维复合于ABS时之体积阻抗的变化。纤维状填充剂与塑胶的混练分散较碳黑更困难,如何使填充剂在保有纤维态的情况下充分分散,实在是制品导电性良否的关键。
导电塑胶较早被应用于MOS型IC,以防止静电破坏,后来则被广泛应用与电子产业,做为外壳或包装材料,以防止静电造成的异常。防静电材料如成型品(盘子、容器、薄膜 塑胶瓦楞板‥‥)/防静电输送带、胶管、轮胎、滚轮、电子零件PE、PS ABS、PVC PC、PP 弹性体、橡胶MPPO、PS碳黑/碳纤填充,导电材料发热体(面状、线状)电极材料PE、PVC、PP碳黑/石墨,高导电材料EMI遮蔽材料(外壳、连接器)MPPO、PPE/PBT、ABS、PS黄铜纤维/碳纤、碳黑。
碳黑是较常用的导电填充剂,不但价格*,其与塑复合后的材料亦有较广的成型性,无论射出、异押、吹气、T-die等押出或中空成型,均可适用,这是其它填充剂所无法比拟的,碳黑的发展历程中,槽法碳黑(Channel Carbon Black )是较早被开发出来的因粒子的吸油量、表面积等规格未能满足所需,且碳黑表面有很多含氧或氢的活性基,使得分散性与导电性均下降,导电性也未能随用量增而提高,用纤维状填充剂配制成的导电塑胶,部分已制成成品而实用化,但以下问题仍有待继续研究改良 1)耐冲击强度不足。 2)导电性不稳定,会因热循环而下降。 3)表面导电性不良。 4)外观不良。 5)比重通常较大。 6)成型时有内应力存在,由以上讨论可知,赋予塑胶导电性的方法虽有很多种,但从技术成熟度与经济效益性的观点来看,添加导电性碳黑或纤维,仍是较实用可行的方法。虽然目前仍有问题待克服,但随着加工设备、检验仪器的精进,相信些问题均可相继解决,使导电塑胶应用范围与用量,伴随电子工业的成长而扩大。
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