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導電塑料和磁性塑料都是功能高分子材料的重要組成部分,具有獨特的傳遞、貯藏電能或磁能甚至轉換這些能量形式等功能,因此受到了人們的高度重視。
復合型導電塑料,是采用諸如表面成膜、分散、層壓等物理機械性復合技術將抗靜電劑或導電性物質與絕緣性合成樹脂復合而成的。其中,所用的抗靜電劑大多是些表面活性物質,分子結構中含有親水性基團和親油性基團,具有不斷向樹脂表面遷移的性質。遷移到表面的抗靜電劑分子,其親油性基團與樹脂分子中的活性基團結合,親水性基團則朝向空氣中并吸附水分而形成一層水膜,便可傳遞電荷;所用的導電性物質主要有炭黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、金屬箔、金屬氧化物、鍍金屬物質等。由這些導電性物質復合成的導電塑料,主要是靠其中導電性物質相互形成的導電通道及其自由電子的躍遷等來實現導電的;所用的絕緣性合成樹脂中,復合型導電塑料具有質輕、成型加工容易、導電性可調、總成本較低等優點。加之當前它的生產工藝已較成熟,不少品種已投入商品化生產,在能源、電子、電氣、紡織、造紙、宇航等領域獲得了較多的應用。
1、導電聚丙烯復合材料及其屏蔽性能
電子設備受到外界電磁波及機器內部產生的電磁波的干擾后,容易產生誤動作。為了防止電磁波的干擾,保持其正常工作,必須對電子設備進行屏蔽。導電性塑料具有設計自由、質量輕、成本低、成型加工容易、適用于大批量生產等優點,因此常用作電子設備的屏蔽材料。聚丙烯本身沒有導電性,也就沒有電磁屏蔽性,因此欲作為電磁屏蔽材料使用,必須通過添加導電性填充物對其進行導電改性。作為導電填充物,雖然可以混入金屬粉末,但因填充量大,從而使材料的強度變差,相比之下,金屬纖維導電性優良,可顯著降低填充率,其中黃銅纖維應用最為廣泛。
研究表明,長徑比大的黃銅纖維,對聚內烯導電性能改性效果最好。例如:使用30μm(φ) ×2mm(L)的黃銅纖維與聚丙烯切片共混后,制成的塑料制品,當黃銅纖維的體積百分數達到臨界填充率6%時,材料體積電阻率急劇下降而具有導電性,用量達到7%時材料的體積電阻率達到0.1Ω·cm以下,從9%以后導電性幾乎不變化,成為飽和狀態。材料對電磁波的屏蔽效果也隨黃銅纖維填充率而變化,體積填充率8%以上的導電性復合材料具有電磁波屏蔽效果,其電磁波屏蔽值 SE 達到20db以上,已經具有了實際應用價值。
2、磁性聚丙烯復合材料
磁性聚丙烯材料廣泛應用于微型電機、電磁開關、旋轉控制器、家用電器及薄型磁體、異型磁鐵、輻射狀多極磁體及磁療保健品等。
磁性聚丙烯復合材料主要成分為聚丙烯樹脂、鐵氧體磁粉、鈦酸酯偶聯劑和助劑。其制備方法是將干燥的鍶鐵氧體(SrO·6Fe2O3,粒徑1~2μm)用鈦酸酯偶聯劑捏合處理后加入一定比例量的聚丙烯樹脂中,再加適當助劑,在高速混煉機內混煉均勻(約需4~6min),拉片,冷卻后切粒或粉碎。
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