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导电塑料在电子电气行业的应用

发布时间:2018-07-19 13:57:09   来源:   作者:   人气:
塑料已逐渐被选为电子元件的基体材料。在这类应用中设计者们希望找到能够释放静电荷而且能够屏蔽电磁能的热塑性材料。因此,美国通用电气公司先进材料/LNP部的Jay Amarasekera博士认为,所要面临的挑战是如何使原本绝缘的热塑性塑材料转变为具有抗静电性、防静电性、电磁干扰/无线电干扰屏功能或具有以上综合性能的产品。

 

导电塑料电子电器应用表

    塑料本身就是非常好的绝缘体。固有的电绝缘性使塑料能够保持住静电荷,但无法屏蔽电磁干扰/无线电频率干扰(EMI/RFI)。最近,塑料已逐渐被选作为电子元件的基体材料,例如,制造电子计算机或其它消费品。由于塑料具有较高设计灵活性、质轻、可着色以及成本低等优点,正逐渐成为金属的替代品。因此,人们所面临的挑战是如何使原本绝缘的热塑性材料转变为具有抗静电性或防静电性或EMI/RFI屏蔽性能或具有以上综合性能的产品。 
         
    控制发热对于维护电子产品的可靠性和延长寿命是至关重要的。广泛使用的冷却方法对于分散器件产生的热量是很有效的,此类方法包括电风扇、金属或陶瓷吸热器、管材和扩展器等。随着人们对笔记本电脑、掌上电脑和其它便携式设备小型化的呼声越来越高,设计者们开始把目光投向具有创新性的散热方法,通过设计灵活、轻质导热的塑料来解决。 
         
    电子工业协会(EIA)标准第541条根据塑料对静电释放(ESD)和抗电磁/无线电频率干扰(EMI/RFI)能力的不同,将导电塑料进行了分类。表面电阻在1051012/平米之间、导电性较低的材料具有较好的静电荷释放能力,用作抗静电产品。表面电阻小于105 /平米的塑料可以用作EMI/RFI屏蔽材料

导电填料 
         
    通过填加导电填料、添加剂或两者的混合物可以使塑料具有导电性,从而使其具有防静电或抗电磁/无线电干扰的能力。高比表面的填料(其长径比大于1)添加量在达到形成导电网络的最低量时,导电性足够满足要求,且保持材料的基本性能和表面光滑。通常使用的是纤维状填料,包括碳纤维、金属纤维和涂覆金属的纤维,还有其它类型的填料,如碳粉和金属薄片等。最近,研究的重点放在了纳米碳纤维的应用上,因为只要很少添加量即可获得较高的导电性,而且保持塑料特性。 
         
    尽管有很多导电填料可以选择,但是所选择的填料最终要取决于不同应用的需要。在某些防静电的应用中,制造商需要塑料是透明的,因此所使用的添加剂或填料应该与聚合物基体的折光指数相匹配。在电脑芯片和硬盘包装材料的应用中,原器件制造商(OEM)需要导电塑料要具有低离子富集性,因此所用的填料应没有离子渗出,其它杂质也须控制在最低水平。另外,这些塑料的导电性和可加工性还依赖于所用挤出机的加工方法、螺杆的构造、剪切力和加工温度。 
         
    下面主要介绍,使用不同化学表面活性剂和碳纤维、碳粉、碳纳米管和上述纤维组合之类的填料赋予塑料导电性,尤其是在电气电子应用领域。利用混合纤维系统的相互作用(或称协同性),我们可以根据不同的使用情况来控制塑料的成分,从而使其表面电阻范围和加工性能满足要求