導電性プラスチックに関する洞察

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概要

ほとんどのプラスチックは本質的に電気絶縁材料であり、電気を伝導しません。 ある適用では、電気伝導性を与えることは重要な価値および実用性を加える。 例えば、プラスチックに導電性を付与することにより、自動車バンパーの静電塗装が可能になり、家庭用成形品の集塵が低減され、プラスチックフィルムの製造が容易になり、”伸縮”や静電気の発生-蓄積が低減されます。 導電性プラスチック化合物は、高電力伝送ケーブルのジャケットカバーとして使用され、近くのケーブルからの誘導電流を低減します。 さらに、電気伝導性のプラスチックは敏感な電子部品を保護するために使用されます。

プラスチックには、1)帯電防止、2)静電散逸(ESD)、3)電磁散逸(EMI)の三つの導電性領域があります。）帯電防止用途には、10^12〜10^6ω-cmの表面抵抗率を示す材料が含まれ、ESD用途には、プラスチックに十分な導電性を付与して、表面抵抗率を10^6〜10^4ω-cmの範囲 EMI範囲は10^4オーム-cm未満です。

Sterateの添加物が普通帯電防止性能レベルを達成するのに使用されています。 カーボンブラックおよび専門の添加物は頻繁にESDの性能を達成するのに使用されています。 EMI性能を達成するためには、このレベルの導電性を達成するために金属粉末またはワイヤが必要です。 このModern Dispersions insightの記事では、ESD性能を達成するために使用される化合物と、導電性を達成する上での分散の重要性に焦点を当てます。

導電率に影響を与える要因

プラスチックの固有の導電率、導電性添加剤の分散レベル、添加剤の固有の導電率、印加電位など、プラスチック化合物の導電率に影響を与える様々な要因がある。 帯電防止化合物の場合、導電機構は、グリセロール誘導体などの界面活性剤を使用することにより、ポリマー表面に吸収される水分子の間に形成された

ESDの性能のために、カーボンブラックは有効成分として頻繁に使用され、伝導性は電子構造の重複の”伝導地帯”を通して伝導性の橋を形作り、電子の移動を可能にすることによって達成されます。 その結果、カーボンブラックを用いて導電性を達成するためには、電子のための導電性ブリッジを形成するために十分なカーボンブラックが存在する必

パーコレーション:プラスチックに電気伝導性を与えるのに使用されたときカーボンブラックはパーコレーションとして知られている現象を表わします–カーボンブラックのレベルが電気伝導性の重要で、突然の増加を引き起こすのに十分であるところ。 化合物中のカーボンブラックの負荷が増加するにつれて、プラスチック化合物は最初は絶縁性のままであり、負荷が増加すると導電率は非常に狭い黒 このしきい値を超える負荷のさらなる増加は、導電率のほとんど増加を引き起こさない。 この狭い範囲はパーコレーションしきい値として知られています。

構造が導電性に影響を与える：カーボンブラック構造、表面積、荷重は化合物の導電性に大きな影響を与えます。 広く使用されているモデルであるJanzen方程式は、カーボンブラックの密度と構造（CDBP）に基づいてパーコレーションしきい値濃度を予測するために使用できます。

Janzen方程式は次のように示されています。θ crit=1/(1+4θ)

  • λ crit=臨界体積分率（閾値濃度）
  • λ=カーボンブラックの密度
  • λ=粉砕カーボンブラックのDBP吸収cm^3/gで表される.

カーボンブラックの伝導性の効率は第一次粒度、構造および気孔率の機能です。 小粒子のサイズの黒に高い表面積があり、集塊および擬似”二次構造で起因するより高いinteraggregateの魅力的な力。”その結果、擬似構造は、初期のカーボンブラックの本質的な構造に基づいて予測されていたよりも高い導電性をもたらす。 しかしながら、この二次構造は、機械的性質の低下および溶融粘度の増加を引き起こす可能性がある。

産業ユーザーのための理想的なカーボンブラックの混合物は次の好ましい属性があるべきです:

  • 低いパーコレーションしきい値(効率)
  • 機械的特性の最小限の劣化
  • 化合物溶融レオロジーに対する最小限の影響
  • 低化合物吸湿性(CMA)
  • 費用対効果

所望の特性バランスを達成するには、しばしば妥協が必要である。

分散品質の重要性

導電性添加剤間にブリッジを形成することによってESD導電性が達成されることを考慮すると、導電性添加剤をポリマーマトリッ 20%上ののカーボンブラックの負荷は頻繁に必要ほとんどの熱可塑性樹脂のESDの性能を達成するためにです。 この負荷レベルでは、ポリマーの物理的特性が頻繁に損なわれ、したがって、導電性を付与するが、特性または加工を妥協しないように適切なカーボンブラ 経験の年によって達成される技術および知識は特定の樹脂および特定の最終用途の適用のための適切な混合物の開発で必要である。

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