塑料
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)電塑料不僅在抗靜電添加劑、計(jì)算機(jī)抗電磁屏幕和智能窗等方面的應(yīng)用已快速的發(fā)展，而且在發(fā)光二極管、太陽能電池、移動電話、微型電視屏幕乃至生命科學(xué)研究等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景。此外，導(dǎo)電塑料和納米技術(shù)的結(jié)合，還將對分子電子學(xué)的迅速發(fā)展起到推動作用。將來，人類不僅可以大大提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，而且還能縮小計(jì)算機(jī)的體積。因此，有人預(yù)言，未來的筆記本電腦可以裝進(jìn)手表中。
一、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。
二、導(dǎo)電塑料的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
1、抗靜電劑填充型
抗靜電劑填充型產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是制品著色不受限制，其中低分子型抗靜電劑對產(chǎn)品性能影響不大，其表面電阻率為1010-1013Ω。但低分子抗靜電劑填充型產(chǎn)品的電性能會隨著時(shí)間的推移而逐漸喪失。
國外目前的主要開發(fā)動向是研制生產(chǎn)高分子型抗靜電劑，高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑，它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時(shí)間使用后便喪失其導(dǎo)電性。高分子型抗靜電劑的主要品種有：聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。主要生產(chǎn)廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學(xué)工業(yè)、第一工業(yè)制藥，瑞士的汽巴精化、科萊恩，美國的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍，同時(shí)還要考慮其與樹脂的相容性從而選擇適用的相容劑，因受到成本的制約使其應(yīng)用受到一定限制。國內(nèi)目前主要是低分子型抗靜電劑，代表性的廠家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。
2、碳系填充型
這一系列的填充物主要是導(dǎo)電炭黑、石墨和碳纖維，制成品的體積電阻率為102-109Ω·cm。其中炭黑填充是主流，炭黑填充型導(dǎo)電聚合物之所以被廣泛采用，其一是因?yàn)閷?dǎo)電炭黑價(jià)格較為低廉；其二是因?yàn)樘亢谀芨鶕?jù)不同的導(dǎo)電性需求有較大的選擇余地，它的制成品的電阻值可在102-109Ω之間的寬廣范圍內(nèi)變化；其三是導(dǎo)電性持久、穩(wěn)定；因此是理想的抗靜電材料。但是它的制成品僅限于黑色，并對材料性能影響較大，需要配套改性技術(shù)。
在國外，碳系填充型導(dǎo)電塑料已經(jīng)形成為一個(gè)十分成熟的市場，較大的生產(chǎn)廠商有美國的卡伯特公司、原聯(lián)碳公司、GE公司、3M公司等，日本的東芝化學(xué)、住友酚醛塑料是主要廠商，還有東麗、東洋油墨制造、東京油墨、日本合成橡膠、神戶制鋼所等，芬蘭的PREMIX，韓國的LG公司。
3、金屬填充型
這類導(dǎo)電塑料主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于集成電路和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化電子機(jī)器已從工業(yè)用向民用品發(fā)展。為了提高處理能力，使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化，其信號水平減小，這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外，電子設(shè)備也向外放射電磁波，因此很容易造成電子機(jī)器的誤動作、圖象和聲音干擾。進(jìn)入80年代，電子機(jī)器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質(zhì)輕且強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工、生產(chǎn)效率高、總成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，塑料是絕緣體，對于電磁波來說，完全可以透過。因此，賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個(gè)有待研究的十分迫切的課題。
近年來，導(dǎo)電塑料法引起了人們的興趣，這方面的研究報(bào)道很多，這是由于導(dǎo)電塑料法具有3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：①無需二次加工；②屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經(jīng)濟(jì))；③在長期使用過程中(如震動、濕熱環(huán)境因素下)安全、可靠，不會像表面法那樣產(chǎn)生剝離和脫落現(xiàn)象。
三、發(fā)展展望
高分子材料代替金屬材料是今后材料學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。由此帶來導(dǎo)電性聚合物的市場需求日益增長，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，這就必然對導(dǎo)電性聚合物提出更高的要求。對于結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電性聚合物來說，要想進(jìn)一步實(shí)用化，必須解決目前存在的下述主要問題：
(1)穩(wěn)定性欠缺 導(dǎo)電性高分子中的氧原子對水是極不穩(wěn)定的，這是防礙其實(shí)用化的最大問題。
(2)摻雜劑多是有毒的 如AsF5、I2、Br2等。
(3)成型困難 導(dǎo)電聚合物主鏈中的共軛結(jié)構(gòu)使分子鏈僵硬，不溶不融，從而給自由地成形加工帶來困難。
(4)經(jīng)濟(jì)性差 其價(jià)格比金屬及普通塑料高，難以實(shí)用化。
導(dǎo)電塑料不僅在抗靜電添加劑、計(jì)算機(jī)抗電磁屏幕和智能窗等方面的應(yīng)用已快速的發(fā)展，而且在發(fā)光二極管、太陽能電池、移動電話、微型電視屏幕乃至生命科學(xué)研究等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景。此外，導(dǎo)電塑料和納米技術(shù)的結(jié)合，還將對分子電子學(xué)的迅速發(fā)展起到推動作用。將來，人類不僅可以大大提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，而且還能縮小計(jì)算機(jī)的體積。因此，有人預(yù)言，未來的筆記本電腦可以裝進(jìn)手表中。
一、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。
二、導(dǎo)電塑料的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
1、抗靜電劑填充型
抗靜電劑填充型產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是制品著色不受限制，其中低分子型抗靜電劑對產(chǎn)品性能影響不大，其表面電阻率為1010-1013Ω。但低分子抗靜電劑填充型產(chǎn)品的電性能會隨著時(shí)間的推移而逐漸喪失。
國外目前的主要開發(fā)動向是研制生產(chǎn)高分子型抗靜電劑，高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑，它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時(shí)間使用后便喪失其導(dǎo)電性。高分子型抗靜電劑的主要品種有：聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。主要生產(chǎn)廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學(xué)工業(yè)、第一工業(yè)制藥，瑞士的汽巴精化、科萊恩，美國的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍，同時(shí)還要考慮其與樹脂的相容性從而選擇適用的相容劑，因受到成本的制約使其應(yīng)用受到一定限制。國內(nèi)目前主要是低分子型抗靜電劑，代表性的廠家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。
2、碳系填充型
這一系列的填充物主要是導(dǎo)電炭黑、石墨和碳纖維，制成品的體積電阻率為102-109Ω·cm。其中炭黑填充是主流，炭黑填充型導(dǎo)電聚合物之所以被廣泛采用，其一是因?yàn)閷?dǎo)電炭黑價(jià)格較為低廉；其二是因?yàn)樘亢谀芨鶕?jù)不同的導(dǎo)電性需求有較大的選擇余地，它的制成品的電阻值可在102-109Ω之間的寬廣范圍內(nèi)變化；其三是導(dǎo)電性持久、穩(wěn)定；因此是理想的抗靜電材料。但是它的制成品僅限于黑色，并對材料性能影響較大，需要配套改性技術(shù)。
在國外，碳系填充型導(dǎo)電塑料已經(jīng)形成為一個(gè)十分成熟的市場，較大的生產(chǎn)廠商有美國的卡伯特公司、原聯(lián)碳公司、GE公司、3M公司等，日本的東芝化學(xué)、住友酚醛塑料是主要廠商，還有東麗、東洋油墨制造、東京油墨、日本合成橡膠、神戶制鋼所等，芬蘭的PREMIX，韓國的LG公司。
3、金屬填充型
這類導(dǎo)電塑料主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于集成電路和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化電子機(jī)器已從工業(yè)用向民用品發(fā)展。為了提高處理能力，使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化，其信號水平減小，這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外，電子設(shè)備也向外放射電磁波，因此很容易造成電子機(jī)器的誤動作、圖象和聲音干擾。進(jìn)入80年代，電子機(jī)器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質(zhì)輕且強(qiáng)度高、耐腐蝕、易加工、生產(chǎn)效率高、總成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，塑料是絕緣體，對于電磁波來說，完全可以透過。因此，賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個(gè)有待研究的十分迫切的課題。
近年來，導(dǎo)電塑料法引起了人們的興趣，這方面的研究報(bào)道很多，這是由于導(dǎo)電塑料法具有3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：①無需二次加工；②屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經(jīng)濟(jì))；③在長期使用過程中(如震動、濕熱環(huán)境因素下)安全、可靠，不會像表面法那樣產(chǎn)生剝離和脫落現(xiàn)象。
三、發(fā)展展望
高分子材料代替金屬材料是今后材料學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。由此帶來導(dǎo)電性聚合物的市場需求日益增長，其應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，這就必然對導(dǎo)電性聚合物提出更高的要求。對于結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電性聚合物來說，要想進(jìn)一步實(shí)用化，必須解決目前存在的下述主要問題：
(1)穩(wěn)定性欠缺 導(dǎo)電性高分子中的氧原子對水是極不穩(wěn)定的，這是防礙其實(shí)用化的最大問題。
(2)摻雜劑多是有毒的 如AsF5、I2、Br2等。
(3)成型困難 導(dǎo)電聚合物主鏈中的共軛結(jié)構(gòu)使分子鏈僵硬，不溶不融，從而給自由地成形加工帶來困難。
(4)經(jīng)濟(jì)性差 其價(jià)格比金屬及普通塑料高，難以實(shí)用化。
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（苒兒）