九年级化学下册 9.2 导电塑料素材 （新版）粤教版

1、导电性塑料相关主题：导电性塑料导电性高分子材料一般大致分为结构型和复合型。结构型导电性高分子聚合物发现于1977年，是有机聚合掺杂的聚乙炔，具有类似金属的电导率。 单纯的结构型导电性高分子聚合物迄今为止只有聚氮化硫类，但是其他很多导电性聚合物如果不用氧化还原、电离或电化学等方法掺杂，就得不到高导电性。 其代表产物有聚乙炔、聚残奥苯、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等。 另一种被称为热分解导电性高分子，将聚酰亚胺、聚丙烯腈等在高温下进行热处理，生成接近石墨结构的物质，得到导电性。 这些热分解导电性高分子由于不需要掺杂处理，因此具有优异的稳定性。 结构型导电高分子材料的主要用途是导电材料、蓄电池电

2、极材料、光功能元件、半导体材料，其研制主要集中在T4方面在空气中稳定具有高功能具有良好的加工成形性。另一种被称为复合型导电性高分子材料，是导电性物质和高分子材料的复合材料。 这是一种广泛使用的功能性高分子材料。 主要介绍了复合型导电性高分子材料。一、复合型导电性高分子材料的分类和用途复合型导电性高分子材料的分类有多种，根据电阻值可以分类为半导体、除电体、导体、高导体，根据导电填料可以分类为防静电剂类、碳类(碳黑、石墨等)、金属类(各种金属粉末、纤维、片材等)； 根据树脂的形态，可以分为导电塑料、导电橡胶、导电涂料、导电粘接剂、导电膜等，根据其功能，也可以分为带电防止材料、带电防止材料、电极材料

3、、发热体材料、电磁波屏蔽材料。 主要介绍了导电性塑料在复合型导电性高分子材料中的用途。(1)在电子、电气领域集成电路、晶片、传感器护套等精密电子部件的生产过程中使用的防静电旋转箱、IC及LCD托盘、IC组件、晶片载体、胶片袋等。(2)防爆产品的外壳及结构物，如煤矿、油船、油田、粉尘及可燃气体等时使用的电器产品的外壳及结构物。(3)用于中高压电缆的半导体屏蔽材料。(4)电气通信、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的电气产品EMI屏蔽箱。二、复合型导电塑料国内外发展概况1 .防静电剂填充型防静电剂填充型制品的优点是，对制品的着色没有限制，其中，低分子型防静电剂对

4、制品性能没有太大影响，其表面电阻率为1010-1013。 但是，低分子抗静电剂填充型产品的电性能随着时间的推移逐渐丧失。国外现在的主要开发动向是高分子型抗静电剂的开发生产，高分子型抗静电剂也被称为永久抗静电剂，如果像低分子型抗静电剂那样水洗后或长时间使用，就不会失去导电性。 高分子型防静电剂的主要品种有：聚醚型、季铵盐型、磺酸型、酸剪枝共聚物、离子型。 主要厂家有日本三洋化成、住友精化、住友科学工业、第一工业制药、瑞士汽巴精化、韩国威科、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515倍，同时考虑与树脂的相容性来选择适用的相容剂，由于成本的制约，其适用有限。 国内目前主要是低分子型

5、抗静电剂，代表厂家有杭州塑料研究所、北京市化学工业研究院等。2 .碳系填充型这一系列填充物主要是导电性炭黑，石墨和碳纤维，产品的体积电阻率是102-109吗？ 其中，炭黑填充是主流，广泛采用炭黑填充型导电性聚合物是因为导电性炭黑比较廉价，其二，炭黑根据导电性的需要有很大的选择，其制造品的电阻值在102-109之间但是，其制品仅限于黑色，对材料性能影响很大，需要配套改良技术。 炭黑填充型导电性塑料的主要用途是(1)集成电路相关领域的集成电路块、场效应管、晶体管等电子部件，在加工、组装、包装、运输等生产过程中，经常会因振动、摩擦产生的静电而破损，甚至造成机械整体的废弃。 这些电子元器件对静电的敏感

6、度很小，为100伏特，为数万伏特。 非常容易产生数百伏到数千伏的静电，在低温环境的干燥地毯上行走会产生5000伏的静电，安装橡胶手套接触塑料容器会产生6000伏的静电，不戴手套直接接触塑料容器也会产生200伏的静电由此可知，该领域带电、除电对策的重要性。 炭黑填充型导电性塑料的电阻值可以在102-109之间调整，完全可以满足这种材料的防静电、除电需求。 其主要产品有用于旋转、保管、搬运电子部件的旋转箱、托盘、支架、包装等。(2)医疗、煤矿、纺织等清洁易爆炸的环境导电性塑料，在这些情况下，被用作电器的壳体和结构物。(3)高压电缆通信电缆的领域近年来，随着消耗电力的增加，电缆正向高压化的方向发展。

7、 为了简化制造工序，需要以导电性塑料为半导体层的新的被观结构。 这是为了缓和导体表面的电位梯度，防止导体和半导体发生局部放电。 这种材料的体积电阻是100-104吗？ 广告。(4)面状发热体导电塑料也可以作为热源使用。 这是利用了对导电性塑料施加电压，当电流流过时，由于电阻而产生焦炭热的原理，这样的材料的体积电阻是100-104吗？在国外，碳系填充型导电塑料已经成为十分成熟的市场，大的制造商有美国的涵洞公司、原连碳公司、GE公司、3M公司等，日本的东芝化学住友酚醛塑料是主要制造商，东丽东洋油墨制造、东京油墨、日本合成橡胶、神户制造导电性塑料与工程塑料相比是小品种。 关于电子设备用导电性塑料的市

8、场使用量，根据日语资料，1996年便携式电子设备(笔记本电脑、手机等)使用的工程塑料为3500t，约20亿日元。 现在，针对这些产品的EMI屏蔽对策一般采用无电解电镀、高频离子电镀、导电涂料、导电塑料，其表面加工费用的水平分别为40亿日元、26亿日元、3亿日元、2亿日元。 芬兰premix公司的导电性塑料产量约为200t/a，在欧洲占有很大的市场份额。 碳系填充品种中使用量多的是中高压电缆用的半导体层屏蔽材料，国内市场需求约数千吨，其中高压电缆车基本上依赖进口。 国内的碳基填充导电塑料已经形成工业化生产，但在品种、质量稳定性等方面与国外有很大差异。 特别是集成电路相关的导电性塑料的工业生产基本

9、上是空白的。 现在使用的材料大部分是进口的。3 .金属填充型这种导电性塑料主要用于电磁波屏蔽的情况。 近年来，随着集成电路和大规模集成电路技术的发展，数字化电子设备从工业用发展为民用。 为了提高处理能力，使用的电子电路和元件越来越集成小型化、高速化，其信号电平变小，从外部侵入的电磁波接近控制信号。 另外，电子设备也向外部放射电磁波，因此容易引起电子设备的误动作、图像、声音干扰。 进入80年代，电子机器的机壳多采用塑料材料代替金属。 这是因为塑料作为外壳具有重量轻强度高、耐腐蚀性、易加工、生产效率高、总成本低等优点。 但是，塑料是绝缘体，对电磁波完全透过。 因此，对塑料外壳赋予电磁波屏蔽能力成为

10、应该研究的10点紧迫课题。 现在，具体实施的屏蔽方法大致可分为在塑料表面形成导电层的方法和将导电性填料混入塑料中制作导电塑料的方法。 根据屏蔽方法分别有优缺点和适用范围，以往多使用锌喷涂和导电涂料法。 近年来，导电性塑料法引起人们的兴趣，这方面的研究报告很多。 这是因为导电性塑料法具有3个显着的优点：不需要二次加工屏蔽性和成形品一次完成(省力经济)长期使用中(振动湿热环境因素下等)安全可靠，不像表面法那样发生剥离和脱落。EMI屏蔽塑料多以各种工程塑料为基材，使用的金属填料主要为不锈钢纤维，也有黄铜短纤维、铝片、镍纤维等。 制品的体积电阻是10-1-10-3吗？ cm，电磁波屏蔽效果为30-60

11、分贝。 碳纤维、特殊导电性炭黑是金属填料，其制造品也适用于电磁波屏蔽的情况。 有些产品在比较严酷的使用环境中要求强度高、重量轻、壁厚薄、注塑成型容易流动等特点时，采用碳纤维填充材料，目前市售的高级笔记本电脑、手机机壳材料为碳纤维填充PC/ABS合金。黄铜短纤维填充的复合系统虽然具有优异的电磁波屏蔽效果，但难以满足实用化提出的阻燃、低比重、良好的产品外观等要求的镍以及镀镍石墨纤维也具有优异的电性能，但由于价格昂贵，其使用性受到限制的碳纤维， 特殊导电性炭黑填充的复合体系屏蔽效果差，适用性受到限制的不锈钢纤维的直径一般为610m，填充10%左右即可满足实用上要求的电气性能，由于填充量少，对复合系统

12、的物理机械性能的影响小，是理想的EMI屏蔽塑料国外的金属填充型导电塑料形成了工业化生产规模，这种材料的价格比较昂贵。 国内只有北京市化学工业研究院、中山大学、中国科学院、成都科技大学等少数机构研究过，但没有工业化生产。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。 由此导致的导电性聚合物的市场需求越来越高，其应用领域逐渐扩大，这必然对导电性聚合物提出了更高的要求。 对于结构型导电性聚合物来说，为了实现进一步的实用化，需要解决现在存在的如下主要问题(1)缺乏稳定性导电性高分子中的氧原子对水极不稳定，是妨碍实用化的最大问题。(2)掺杂剂多有毒例如，AsF5、I2、Br2等。(3)成形困难导电性聚合物