TPU抗静电母粒的应用试验报告.docx

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1、导电聚合物的探讨进展宫兆合梁国正卢婷利鹿海军（西北工业高校）摘要:木文较为系统地阐述r导电聚合物的导电机理,探讨方法,制备方法与应用前加.关键词：聚合物导电性豆合材料前言高分子始终被视为绝缘材料,直到20世纪70年头才发觉高分子具有导电功能.从今聚合物导电性能的探讨成了热门领域,并取得了较大的进展.瑞典皇家科学院宣布2000年诺贝尔化学奖的得主一日本筑波高校白川英树，美国宾夕法尼亚高校艾伦马克迪尔米镌和美国加利福尼亚高校的艾伦黑格尔，以表彰他们在导电聚合物这一新兴领域所做的开创性工作.可见导电聚合物探讨的重要性.导电聚合物材料可以分为结构型和复合型两大类.结构型导电聚合物是指聚合物本身具有导电

2、性或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物材料.熨合型导电聚合物,即导电聚合物要合材料,是指以通用聚合物为基体,通过加入各种导电性物质,采纳物理化学方法且合后而得到的既具有确定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料.结构型导电聚合物依据其导电机理的不同又可分为:载流子为自由电子的电子导电聚合物;载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物；以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物.在导电聚合物众多物理和化学性能中，电化学性质（如化学活性,氧化还原可逆性,离子掺杂，脱掺杂机制）以与稳定性是确定其很多应用胜利与否的关键,因此倍受人们的关注,也是探讨的热点课题之.目前,探讨导电聚合

3、物的结构和性能的方法主要有以下几利I：循环伏安法,暂态电流法，电导测量法，电化学阻抗普法,电化学石英晶体微天平法,光谱法,型貌法.导电聚合物的导电机理结构型导电聚合物与复合型导电聚合物的导电机理是不同的，卜.面就各种聚合物导电机理进行说明.复合型导电聚合物的导电机理导电聚合物更合材料,有二种，！在基体聚合物中填充各种导电填料;将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物的共混.导电聚合物发合材料的导电机理比较困难,通常包括导电通道,隧道效应和场致放射三朴机理，豆合材料的导电性能是这三种导电机理作用的结果.在填料用量少,外加电压较低时，由于填料粒子间距较大,形成导电通道的几率较小,这时隧道效应起

4、主要作用：在填料用量少,但外加电压较高时,场致放射机理变得显著;而随着填料填充量的增加1,粒子间距相应缩小，则形成链状导电通道的几率增大,这时导电通道机理的作用更为明显.结构型聚合物的导电机理结构性导电聚合物依据其导电机理的不同可分为自由电子的电子导电聚合物;离子导电聚合物;氧化还原型导电聚合物.电子导电聚合物的导电机理与特点在电子导电聚合物的导电过程中，载流子是聚合物中的自由电子或空穴,导电过程中载流子在电场的作用卜,能够在聚合物内定向移动形成电流.电子导电聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性共桅11电子体系,给自由电子供应了离域迁移条件.作为有机材料，聚合物是以分子形态存在的,其电子多为

5、定域电子或具有有限离域实力的电子11电子虽然具有离域实力,但它并不是自由电子.当有机化合物具有共帆结构时，兀电子体系增大，电子的离域性增加1,可移动范围增大.当共桅结构达到足够大时,化合物即可供应自由电子,具有了导电功能.纯净或未掺杂”上述聚合物分子中各11键分子轨道之间还存在着确定的能级差.而在电场作用下，电子在聚合物内部迁移必需跨越这一能级,这一能级差的存在造成n电子还不能在共轨聚合中完全自由跨越移动.掺杂的目的都是为了在聚合物的空轨道中加入电子,或从占有的轨道中拉出电子,进而变更现有。电子能带的能级，出现能量居中的半充溢能带,减小能带间的能量差，使得自由电子或空穴迁移时的阻碍力减小因而导

6、电实力大大提高.掺杂的方法目前有化学掺杂和物理掺杂.电子导电聚合物的导电性能受掺杂剂,掺杂量,温度，聚合物分子中共桅链的长度的影响.离子型导电聚合物的导电机理以正负离子为我流子的导电聚合物被称为离子型导电聚合物.说明其导电机理的理论中比较受大家认同的有非晶区扩散传导离子导电理论,离子导电聚合物自由体积理论和无须亚晶格离子的传输机理等理论.固体离子导电的两个先决条件是具有能定向移动的离子和具有对离子溶和实力.探讨导电高分子材料也必需满意以上两个条件，即含有并允许体积相对较大的离子在其中“扩散运动；聚合物对离子具有确定的溶解作用非晶区扩散传导离子导电理论认为犹如玻璃等无机非晶态物质一样,非晶态的聚

7、合物也有一个玻璃化转变温度.在玻璃化温度以Elb1.聚合物主要呈固体晶体性质，但在此温度以上，聚合物的物理性质发生了显著变更,类似于高粘度液体,有确定的流淌性.因此，当聚合物中有小分子离子Ib1.在电场的作用卜：该离子受到个定向力，可以在聚合物内发生确定程度的定填充型导电聚合物熨合材料通常是将不同性能的无机导电填料掺入到基体聚合物中,经过分散复合或层积复合等成型加工方法而制得.目前探讨和应用较多的是由炭黑颗粒和金属纤维填充制成的导电聚合物更合材料.共混型导电聚合物复合材料是将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物共混,可以得到既有确定导电性或永久抗静电性能,又具有良好力学性能的熨合材料.结

8、构型导电聚合物共混物技术是采纳机械共混或化学方法制备导电聚合物复合材料,这也是结构型导电聚合物走向好用化的有效途径之一.机械共混是制备聚合物合金与更合材料的常用方法.结构型导电聚合物与基体聚合物同时放入共混装置,然后在确定条件卜.混合成型,便可获得具有多相结构特征的导电聚合物更合材料.它的导电性能由导电聚合物的渗流途径确定.般当导电聚合物含量为时,体积电阻率约为,因此可以作为抗静电材料运用.具有互穿网络或部分互穿网络结构的导电聚合物更合材料可以用化学法或电化学法来实现.化学法制备的基本原理是基于某些结构型导电聚合物单体可在或等氧化剂作用下进行氧化缩聚.即先将单体或氧化剂预浸到基体聚合物上,然后

9、在气相或液相条件卜进行氧化聚合反应.利用这方法已经得到聚甲醛,聚叱略，聚(乙烯接枝磺化苯乙烯)等导电聚合物更合材料.它们的不足之处是电导率相对较低.电子导电聚合物的制备方法聚乙块(23)探讨最早，也比较系统,是迄今为月导电聚合物的探讨进展止实测导电率最高的电子聚合物.它的聚合方法比较有影响的有白川英树方法,方法，方法和稀土催化体系.白川英树采纳高浓度的催化剂，由气相乙快动身,干脆制备宋月贤等高分子学报牛林等功能高分子学报豆合型是由导电性物质与高分子材料豆合而成。该类别成木梢低，可以满意各种成型要求，是一类已被广泛应用的功能性高分子材料。且合型导电塑料依据导电填料的不同可分为：抗静电剂系、金属系

10、（各种金属粉末、纤维、片等八碳系（炭黑、石晶等），可以依据制品电阻值的不同要求进行调整生产。1、抗静电剂填充型抗静电剂填充型产品的优点是制品着色不受限制，其中低分子型抗静电剂对产品性能影响不大，其表面电阻率为IOlO-1013。但低分子抗群电剂填充型产品的电性能会随着时间的推移而渐渐丢失。国外目前的主要开发动向是研制生产高分子型抗静电剂，高分子型抗静电剂亦可称为永久性抗静电剂，它不会像低分子型抗静电剂那样水洗后或长时间运用后便丢失其导电性。高分子型抗静电剂的主要品种有：聚微型、季氨盐型、磺酸型、酸的接枝共聚物、离子型。主要生产厂家有日木的三洋化成、住友精化、住友科学工业、第工业制药，瑞士的汽巴

11、精化、科莱恩，美国的威科、大湖等。高分子型抗静电剂的添加量:是低分子型抗静电剂的575倍，同时还要考虑其与树脂的相容性从而选择适用的相容剂，因受到成本的制约使其应用受到确定限制。国内目前主要是低分子型抗静电剂，代表性的厂家有杭州塑料探讨所、北京市化工探讨院等。2、碳系填充型这一系列的填充物主要是导电炭黑、石墨和碳纤维，制成品的体积电阻率为102-109Qcm0其中炭黑填充是主流，炭黑填充型导电聚合物之所以被广泛采纳，其一是因为导电炭黑价格较为低廉：其二是因为炭黑能依据不同的导电性需求有较大的选择余地，它的制成品的电阻值可在I02T09C之间的宽广范围内变更：其三是导电性长久、稳定：因此是志向的

12、抗静电材料。但是它的制成品仅限于黑色，并对材料性能影响较大，须要配套改性技术。3、金属填充型这类导电塑料主要用于电磁波屏蔽场合。近年来由于集成电路和大规模集成电路技术的发展，数字化电子机器已从工业用向民用品发展。为了提高处理实力,运用的电子线路和元件越来越集成微型化、高速化，其信号水平减小，这使从外部侵入的电磁波与限制信号相接近。此外，电子设备也向外放射电磁波，因此很简洁造成电子机器的误动作、图象和声音干扰。进入80年头，电子机器的亮体大多采纳塑料材料代替金属。这是由于塑料作为壳体具有质轻且强度高、耐腐蚀、易加工、生产效率高、总成本低等优点。但是，塑料是绝缘体，对于电磁波来说,完全可以透过。因

13、此，赐予塑料壳体电磁波屏蔽实力就成为一个有待探讨的特别迫切的课题，目前，详细实施的屏蔽方法很多，大致分为在塑料表面形成导电层的方法和将导电性填料混入到塑料中制成导电塑料的方法两种。不同的屏蔽方法各有其优缺点和适用范围，以往应用较多的是锌喷镀和导电涂料法。近年来，导电塑料法引起人们的爱好，这方面的探讨报道很多，这是由于导电塑料法具有3个显著的优点：无需二次加工；屏蔽性与成型制品次完成（省力、经济）：在长期运用过程中（如振动、湿热环境因素下）平安、牢靠，不会像表面法那样产生剥离和脱落现象.EMl屏蔽塑料多以各种I：程塑料为基材，运用的金属填料主要是不锈钢纤维,也有的运用黄铜短纤维、铝片、锲纤维等。

14、制成品的体积电阻为107000。-cm,电磁波屏蔽效果为30-60分贝。碳纤维、特种导电炭黑虽然不是金属填料，但其制成品也可在电磁波屏蔽场合应用。当些制品在比较苛刻的运用环境中要求具有强度高、体积轻、壁薄、注射成型易流淌等特点时，就要采纳碳纤维填充的材料，目前市售的高档笔记本电脑、手机壳体材料即是采纳碳纤维填充的PC/ABSA仝nJfc。黄铜短纤维填充的复合体系具有优异的电磁波屏蔽效果，却难以满意好用化提出的阻燃、低比重、良好的制品外观等要求：银与镀银石墨纤维虽也具有优异的电性能，但由于价格昂贵而限制了其运用性；碳纤维、特种导电炭黑填充的复合体系屏蔽效果较差，适用性受到限制：不锈钢纤维的直径一

15、股为6K)Um,填加10%左右即可满意实际应用中要求的电性能，由于填加量少，因此对复合体系的物理机械性能影响较小，是志向的EMl屏蔽塑料填充材料。共转导电聚合物的特性与应用摘要：目的：介绍共柜导电聚合物的特性与应用。方法依据共桅导电聚合物的特性，介绍了与其特性相关的应用。结果：共聊导电聚合物在制作二次电池、新型电子器件等方面具有独特的特性和优点。结论：共枕导电聚合物是一种极有应用前景的功能高分子材料。关键词：导电聚合物：共扼高聚物：掺杂引言导电高分子材料也称导电聚合物，具有导体的性质。按其结构特征和导电机理可分为以卜.3类：载流子为自由电子的电子导电聚合物，载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离

16、子的离子导电聚合物，以氧化还原反应为电子转移机理的氧化-还原型聚合物。电子导电型聚合物的共同特征是分子内有大的n-电子共翅体系，给载流子自由电子供应离域迁移的条件，故又称为共翅聚合物。这一n-电子共辄体系的成键和反键能带之间的间隙较小，为(1.5-3)eV,接近无机半导体中导带-价带能隙.因此，该类聚合物大多具有半导体的特性，电导率在(10-12-10-4)S/cm。依据PeierIS过渡理论(PeierISTran渡lion)1,电子若要在共枕11体系中自由移动，首先要克服满带与空带之间的能级差，削减能带分裂造成的能级差是提高共拢型导电高聚物电导率的主要途径。由于共拢高聚物易于被氧化或还原，可利用“掺杂”的方法来变更能带中电子的占有状况，此过程即为压制Peierls过程，可减小能级差，提高其电导率。其中，P-型掺杂对应于氧化过程,其掺杂剂在掺杂反应中为电子的接受