Insights pe materiale plastice conductoare

Prezentare generală

cele mai multe materiale plastice sunt în mod inerent materiale izolante electric, ele nu conduc electricitate. În unele aplicații, conferirea conductivității electrice adaugă valoare și utilitate semnificative. De exemplu, conferirea conductivității electrice materialelor plastice permite vopsirea electrostatică în barele de protecție auto, reduce colectarea prafului articolelor turnate de uz casnic și facilitează fabricarea unor tipuri de filme din plastic; reducerea “telescopării” sau crearea și stocarea electricității statice. Compușii din plastic conductori electric sunt utilizați ca învelitori pentru mantaua cablurilor de transmisie de mare putere; reducerea curenților induși de cablurile din apropiere. În plus, materialele plastice conductoare electric sunt utilizate pentru ecranarea componentelor electronice sensibile.

există trei regiuni de conductivitate electrică în materiale plastice; 1) antistatic, 2) disipare electrostatică (ESD) și 3) disipare electromagnetică (EMI.) Aplicațiile antistatice implică materiale care prezintă rezistivitate la suprafață de 10^12 până la 10^6 ohm-cm, aplicațiile ESD implică conferirea unei conductivități suficiente materialelor plastice pentru a reduce rezistivitatea suprafeței lor la intervalul de 10^6 până la 10 ^ 4 ohm-cm. Gama EMI este sub 10^4 ohm-cm.

aditivii Stererați sunt utilizați în mod obișnuit pentru a atinge niveluri de performanță antistatică. Negru de fum și aditivi de specialitate sunt frecvent utilizate pentru a atinge performanța ESD. Pentru a atinge performanța EMI sunt necesare pulberi metalice sau fire pentru a atinge acest nivel de conductivitate. Acest articol modern Dispersions insight se va concentra pe compușii utilizați pentru a obține performanța ESD și importanța dispersiei pentru realizarea conductivității electrice.

factori care influențează conductivitatea

o varietate de factori influențează conductivitatea compușilor Plastici, inclusiv conductivitatea inerentă a plasticului, nivelul de dispersie atins pentru aditivul conductiv, conductivitatea intrinsecă a aditivului și potențialul electric aplicat. În cazul compușilor antistatici, mecanismul conductiv este conductivitatea suprafeței prin punți formate între moleculele de apă care sunt absorbite pe suprafața polimerului, activate prin utilizarea agenților activi de suprafață, cum ar fi derivații glicerolului.

pentru performanța ESD, negrul de fum este frecvent utilizat ca ingredient activ, iar conductivitatea se realizează prin formarea de punți conductive printr-o “zonă de conducere” a structurilor electronice suprapuse, permițând transferul de electroni. În consecință, pentru a obține conductivitatea folosind negru de fum, trebuie să existe suficient negru de fum prezent pentru a forma punți conductive pentru electroni.

percolare: atunci când este utilizat pentru a conferi conductivitate electrică materialelor plastice, negrul de fum prezintă un fenomen cunoscut sub numele de percolare – unde nivelul de negru de fum este suficient pentru a provoca o creștere semnificativă și bruscă a conductivității electrice. Pe măsură ce încărcarea negrului de fum în compus crește, compusul din plastic rămâne inițial izolant, pe măsură ce încărcarea crește conductivitatea trece printr-o creștere bruscă și bruscă într-un interval de concentrație (Încărcare) negru foarte îngust. Creșterea suplimentară a încărcării peste acest prag determină o creștere mică a conductivității. Acest interval îngust este cunoscut sub numele de prag de percolare.

structura influențează conductivitatea: structura neagră de fum, suprafața și încărcarea au influențe semnificative asupra conductivității compusului. Ecuația Janzen, un model utilizat pe scară largă, poate fi utilizată pentru a prezice concentrația pragului de percolare pe baza densității și structurii (CDBP) a unui negru de fum.

ecuația lui Janzen este prezentată după cum urmează: unixcrit = 1 / (1 + 4)

• oximccrit = fracția volumică critică (concentrația prag)
• oximc = densitatea negrului de fum
• oximc = absorbția DBP pe negrul de fum zdrobit exprimată în cm^3 / g.

eficiența conductivității negrului de fum este o funcție a dimensiunii, structurii și porozității particulelor primare. Negrii de dimensiuni mici ale particulelor au o suprafață ridicată și o forță atractivă interagregată mai mare, care are ca rezultat aglomerări și o pseudo “structură secundară.”În consecință, pseudo-structura are ca rezultat o conductivitate mai mare decât s-ar fi prezis pe baza structurii intrinseci a negrului de fum în curs de formare. Cu toate acestea, această structură secundară poate determina o reducere a proprietății mecanice și o creștere a vâscozității topiturii.

un compus negru de fum ideal pentru utilizatorii industriali ar trebui să aibă următoarele atribute dorite:

• prag de percolare scăzut (eficiență)
• degradarea minimă a proprietăților mecanice
• efect minim asupra reologiei topiturii compusului
• absorbție scăzută a umidității compusului (CMA)
• rentabil

realizarea echilibrului dorit de proprietăți implică frecvent compromisuri.

importanța calității dispersiei

având în vedere că conductivitatea ESD se realizează prin crearea de punți între aditivii conductivi, o dispersie de înaltă calitate este esențială pentru a distribui aditivii conductivi omogen în matricea polimerică și pentru a menține echilibrul proprietăților dorite de aplicația de utilizare finală. Încărcările de negru de fum de peste 20% sunt frecvent necesare pentru a obține performanțe ESD în majoritatea rășinilor termoplastice. La acest nivel de încărcare, proprietățile fizice ale polimerului sunt frecvent compromise, astfel, alegerea negrului de fum potrivit pentru a conferi conductivitate, dar nu pentru a compromite proprietățile sau prelucrarea este critică. Abilitățile și cunoștințele, obținute prin ani de experiență, sunt esențiale în dezvoltarea compusului adecvat pentru rășina specifică și aplicația specifică de utilizare finală.

dispersii moderne oferă o familie de produse pentru piețele de materiale plastice disipative și conductoare statice. Produsele noastre sunt comercializate sub marca real-stat. Pentru mai multe informații despre produsele noastre, vă rugăm să consultați:

• Masterbatch Negru
• concentrate conductoare și compuși
• Insights privind dispersia
• fundamentele Negru de fum