Insights on Conductive Plastics

Overview

Most plastics are inherently electrically isolating materials, they do not conduct electricity. Em algumas aplicações, a transmissão da condutividade elétrica acrescenta valor significativo e utilidade. Por exemplo, a transmissão da condutividade eléctrica aos plásticos permite a pintura electrostática em pára-choques automóveis, reduz a recolha de pó de artigos moldados para uso doméstico e facilita a fabricação de alguns tipos de filmes plásticos; reduz a “telescopia” ou a criação e armazenamento de electricidade estática. Compostos de plástico condutores elétricos são usados como revestimentos de jaqueta para cabos de alta potência de transmissão; reduzindo correntes induzidas de cabos próximos. Além disso, plásticos condutores de electricidade são utilizados para blindagem de componentes electrónicos sensíveis.

existem três regiões de condutividade eléctrica em plásticos; 1) Dissipação electrostática (ESD) e 3) dissipação electromagnética (EMI. As aplicações antiestáticas envolvem materiais que apresentam resistividade superficial de 10^12 a 10^6 ohm-cm, aplicações de DSE envolvem transmitir condutividade suficiente aos plásticos para reduzir a sua resistividade superficial para o intervalo de 10^6 a 10^4 ohm-cm. O intervalo do IME é inferior a 10 ^ 4 ohm-cm.

os aditivos Esteratos são normalmente utilizados para atingir níveis de desempenho antiestático. Negro de carbono e aditivos especiais são frequentemente utilizados para alcançar desempenho ESD. Para atingir o desempenho EMI, são necessários pós ou fios metálicos para atingir este nível de condutividade. Este artigo de insight dispersões modernas irá focar em compostos usados para alcançar desempenho ESD e a importância da dispersão na obtenção de condutividade elétrica.

Fatores que influenciam a condutividade

Uma grande variedade de factores influencia a condutividade de compostos de plásticos, incluindo, inerente a condutividade do plástico, o nível de dispersão obtida para o condutor aditivo, o intrínseco de condutividade do aditivo, e o potencial elétrico aplicado. No caso de compostos antiestáticos, o mecanismo condutor é a condutividade superficial através de pontes formadas entre moléculas de água que são absorvidas na superfície do polímero, possibilitada através do uso de agentes ativos da superfície como derivados do glicerol.

For ESD performance, carbon black is frequently used as the active ingredient and conductivity is achieved by forming conductive bridges through a “conduction zone” of overlapping electronic structures, enabling transfer of electrons. Consequentemente, para alcançar a condutividade usando negro de carbono, é necessário haver suficiente negro de carbono presente de modo a formar pontes condutoras para os elétrons.

percolação: quando usado para conferir condutividade eléctrica aos plásticos, o negro de carbono exibe um fenómeno conhecido como percolação – onde o nível de negro de carbono é suficiente para causar um aumento significativo e abrupto da condutividade eléctrica. À medida que a carga do negro de carbono no composto aumenta, o composto de plástico permanece inicialmente isolante, à medida que a carga aumenta a condutividade passa por um aumento acentuado e abrupto sobre uma gama muito estreita de concentração de preto (carga). Novos aumentos na carga para além deste limiar causam pouco aumento na condutividade. Esta faixa estreita é conhecida como o limiar de percolação.

a estrutura influencia a condutividade: a estrutura do negro de carbono, a superfície e a carga têm influências significativas na condutividade do composto. A equação de Janzen, um modelo amplamente utilizado, pode ser usada para prever a concentração de limiar de percolação com base na densidade e estrutura (CDBP) de um negro de carbono.

O Janzen equação é mostrada da seguinte maneira: ϕcrit = 1 / (1 + 4 ρυ)

• ϕcrit = a crítica fração de volume (limite de concentração)
• ρ = densidade do carbono preto
• υ = a PAD de absorção na esmagado o negro de carbono, expressa em cm^3/g.

A condutividade eficiência de carbono negro é uma função primária de partículas de tamanho, estrutura e porosidade. Os pequenos negros de tamanho de partículas têm uma área de superfície elevada e uma força atrativa interagregada mais elevada que resulta em aglomerados e uma pseudo “estrutura secundária”. Consequentemente, a pseudo-estrutura resulta em maior condutividade do que teria sido previsto com base na estrutura intrínseca do negro de carbono nascente. No entanto, esta estrutura secundária pode causar uma redução na propriedade mecânica e um aumento na viscosidade do degelo.

um composto negro de carbono ideal para utilizadores industriais deve ter os seguintes atributos desejáveis::

• baixo limiar de percolação (eficiência)
• mínimo de degradação das propriedades mecânicas
• efeito mínimo sobre o composto de reologia
• baixa composto de absorção de umidade (CMA)
• rentável

Atingir o equilíbrio desejado de propriedades, envolve, com freqüência compromissos.

importância da qualidade de dispersão

Considerando que a condutividade DSE é alcançada através da criação de pontes entre os aditivos condutores, uma dispersão de alta qualidade é essencial para distribuir os aditivos condutores homogeneamente na matriz do polímero e manter o equilíbrio de propriedades desejadas pela aplicação final. Carregamentos negros de carbono de mais de 20% são frequentemente necessários para alcançar desempenho ESD na maioria das resinas termoplásticas. A este nível de carga propriedades físicas do polímero são frequentemente comprometidas, assim, a seleção do negro de carbono direito para conferir condutividade, mas não Propriedades de compromisso ou processamento é fundamental. A habilidade e o conhecimento, obtidos através de anos de experiência, são essenciais no desenvolvimento do composto apropriado para a resina específica e aplicação específica de uso final.

as dispersões modernas oferecem uma família de produtos para os mercados estáticos de plásticos dissipativos e condutores. Nossos produtos são comercializados sob a marca Real-Stat®. Para mais informações sobre os nossos produtos, consulte:

• Masterbatch Negro
• concentrados e compostos condutores
• Insights on Dispersion
• Fundamentals of Carbon Black