Poznatky o vodivých plastech

přehled

většina plastů jsou ze své podstaty elektricky izolační materiály, nevedou elektřinu. V některých aplikacích dodává elektrická vodivost významnou hodnotu a užitečnost. Například, předávání elektrické vodivosti plastů umožňuje elektrostatické lakování v automobilovém nárazníky, snižuje prachu z domácnosti, lisované výrobky, a usnadňuje výrobu některé druhy plastových fólií; snížení “teleskopické”, nebo vytváření a ukládání statické elektřiny. Elektricky vodivé plastové sloučeniny se používají jako kryty plášťů pro kabely s vysokým výkonem; snížení indukovaných proudů z okolních kabelů. Elektricky vodivé plasty se navíc používají pro stínění citlivých elektronických součástek.

existují tři oblasti elektrické vodivosti v plastech; 1) antistatická, 2) elektrostatická disipace (ESD) a 3) elektromagnetická disipace (EMI.) Antistatické aplikace zahrnují materiály, které vykazují měrný povrchový odpor 10^12 až 10^6 ohm-cm, ESD aplikace zahrnují předávání dostatečnou vodivost, aby plasty ke snížení jejich měrný povrchový odpor na rozsahu 10^6-10^4 ohm-cm. Rozsah EMI je nižší než 10^4 ohm-cm.

Steroátové přísady se obvykle používají k dosažení antistatických výkonnostních úrovní. Saze a speciální přísady se často používají k dosažení výkonu ESD. K dosažení výkonu EMI jsou k dosažení této úrovně vodivosti zapotřebí kovové prášky nebo dráty. Tento článek moderní disperze insight se zaměří na sloučeniny používané k dosažení výkonu ESD a význam disperze pro dosažení elektrické vodivosti.

Faktory ovlivňující vodivost

různé faktory ovlivňují vodivost plastu sloučeniny, včetně, vlastní vodivost plastu, úroveň rozptylu dosaženo pro vodivé látky, vnitřní vodivosti látky, a aplikuje elektrický potenciál. V případě anti-statické látky, vodivé mechanismus je povrchová vodivost přes mosty tvoří mezi molekulami vody, které jsou absorbovány na povrchu polymeru, povoleno prostřednictvím použití povrchově aktivní látky jako glycerol deriváty.

Pro ESD výkon, carbon black se často používá jako aktivní složka a vodivosti je dosaženo tím, že tvoří vodivé mosty přes “drátová zóna” překrývající elektronické struktury, který umožňuje přenos elektronů. V důsledku toho, aby se dosáhlo vodivosti pomocí sazí, musí být přítomno dostatečné množství sazí, aby se vytvořily vodivé můstky pro elektrony.

Filtrace: Když se používá k dosažení elektrické vodivosti plastů, sazí vykazuje jev známý jako perkolace – kde úroveň carbon black je dostatečné, aby způsobit významné a náhlé zvýšení elektrické vodivosti. Jak se zvyšuje zatížení sazí ve sloučenině, zůstává plastová sloučenina zpočátku izolační, protože zatížení zvyšuje vodivost prochází prudkým a náhlým vzestupem v velmi úzkém rozsahu černé koncentrace (zatížení). Další zvýšení zatížení za tímto prahem způsobuje malé zvýšení vodivosti. Tento úzký rozsah je známý jako práh perkolace.

struktura ovlivňuje vodivost: struktura sazí, povrchová plocha a zatížení mají významný vliv na vodivost sloučeniny. Janzenova rovnice, široce používaný model, může být použita k předpovědi koncentrace prahové hodnoty perkolace na základě hustoty a struktury (CDBP) sazí.

Janzen rovnice je následující: ϕcrit = 1 / (1 + 4 ρυ)

• ϕcrit = kritický objemový zlomek (prahová koncentrace)
• ρ = hustota carbon black
• υ = DBP absorpce na drcený carbon black vyjádřené v cm^3/g.

vodivost účinnost carbon black je funkcí velikosti primárních částic, struktura a pórovitost. Černá velikost malých částic má vysokou povrchovou plochu a vyšší interaggregátovou atraktivní sílu, která má za následek aglomeráty a pseudo ” sekundární strukturu.”V důsledku toho má pseudo-struktura za následek vyšší vodivost, než by bylo předpovězeno na základě vnitřní struktury vznikajících sazí. Tato sekundární struktura však může způsobit snížení mechanické vlastnosti a zvýšení viskozity taveniny.

ideální sloučenina sazí pro průmyslové uživatele by měla mít následující žádoucí atributy:

• nízké perkolačním prahem (účinnost)
• minimální degradace mechanických vlastností
• minimální vliv na složené melt rheology
• nízké sloučenina absorpce vlhkosti (CMA)
• nákladově efektivní

Dosažení požadované rovnováhy vlastnosti často zahrnuje kompromisy.

Význam rozptyl kvality

Vzhledem k tomu, že ESD vodivosti je dosaženo tím, že vytvoří mosty mezi vodivé přísady, vysoce kvalitní disperze je důležité, aby distribuovat vodivých přísad homogenně v polymerní matrici a udržovat rovnováhu vlastnosti požadované konečné použití aplikace. K dosažení ESD výkonu ve většině termoplastických pryskyřic je často zapotřebí zatížení sazemi přes 20%. V této načítání úrovni fyzikální vlastnosti polymeru jsou často ohrožena, to znamená, že výběr správné carbon black předat vodivost, ale ne kompromis, vlastnosti nebo zpracování je rozhodující. Dovednosti a znalosti, dosažené dlouholetými zkušenostmi, jsou nezbytné při vývoji vhodné sloučeniny pro specifickou pryskyřici a specifickou aplikaci pro konečné použití.

moderní disperze nabízí řadu produktů pro statické disipativní a vodivé plasty. Naše výrobky jsou uváděny na trh pod značkou Real-Stat®. Více informací o našich produktech naleznete zde:

• Černá předsměs
• vodivé koncentráty a sloučeniny
• poznatky o disperzi
• základy sazí