导电材料的分类及其在涂料中的应用new

《导电材料的分类及其在涂料中的应用new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、导电材料的分类及其在涂料中的应用李达，刘金库(华东理工大学化学系，上海200237)摘要:系统介绍了碳系、金属系、金属氧化物系、有机高分子系及复合系导电材料的性能及特点，并对其优缺点进行了对比，同时综述了导电材料在功能性涂料领域的应用研究进展。关键词:导电材料;分类;应用;涂料中图分类号:TQ630.4文献标识码:B文章编号:0253－4312(2010)11－0067－050·引言新型功能材料的研发技术是衡量一个国家生产力发展水平的因素之一，它可以影响电子、航空航天、通信等诸多领域的发展，导电材料就是其中之一。导电材料种类繁多、应用广泛，因此受到高度重视。根据化学成分的不同，导电材料可

2、以分为碳系、金属系、金属氧化物系、结构高分子系以及复合型等5类;根据导电材料功能不同，又可分为:防静电材料、导电材料、电极材料、发热体材料、电磁波屏蔽材料。本文阐述了不同化学成分导电材料的特点，并介绍了该类材料在功能涂料领域的应用情况。1·导电材料的分类1.1碳系导电材料碳系导电材料包括导电炭黑、石墨、碳纤维等，具有导电性好、着色力强、化学稳定性高、密度小、价格低廉等特点，以其制备的导电油墨、导电胶等广泛应用于电子、化工等领域［1］。在使用碳系材料时，通常将导电炭黑、石墨、碳纤维等搭配使用。碳系导电材料存在的不足主要是分散稳定性差、颜色深，因此，实际应用中受到一定的限制。近年来，碳纳米管

3、材料因其具有纳米材料的诸多优异特性，已被探索作为新型的碳系导电材料使用。TakahiroKitano等［2］利用展开/包覆技术制备了碳纳米管透明导电薄膜，同时讨论了C60(OH)n的浓度与单壁碳纳米管分散性之间的关系，由此来控制单壁碳纳米管薄膜的厚度。但该类材料由于成本较高，作为导电材料推广使用还需要较长一段时间。1.2金属系导电材料金属系导电材料主要包括银系、铜系、镍系等导电材料，具有良好的导电性和延展性，颜色相对较浅，因此，应用较为广泛。其中，以银系导电材料的导电性能最佳，抗氧化能力最强，但价格高昂，使用过程中容易发生银离子迁移造成短路。镍和铜［3］价格较金属银便宜很多，但这2种材料

4、制备成粉体后，容易发生氧化反应，造成电阻的急剧上升，影响导电性能，用有机磷化合物、偶联剂、杂环类化合物或羰基化技术等处理可以提高其抗氧化能力，但相对较高的使用成本，还是使其应用领域受到了限制［4］。1.3金属氧化物系导电材料金属半导体氧化物以其熔点高、抗氧化能力强、价格适中等优点，受到应用企业的喜爱。目前比较常见的导电金属氧化物有掺锑二氧化锡(ATO)、掺铝氧化锌(ZAO)、掺铟氧化锡(ITO)等。1.3.1掺锑二氧化锡导电材料掺杂了锑的二氧化锡(简称ATO)的导电性明显提高，且具有颜色浅、稳定性好等优良特性。在一定的锑掺杂量范围内，掺锑量越多，导电性能越好，但粉体颜色越深。为得到浅色的

5、导电粉，顾达等［5］研究出一种在掺锑量较少情况下，使锑均匀地掺杂于二氧化锡的粉体中的浅色ATO导电粉的制备方法，克服了现有技术所存在的掺锑不匀以及高温煅烧使粒径长大，影响导电效果的缺陷。1.3.2掺铝氧化锌导电材料掺铝氧化锌(简称ZAO)，是氧化锌与氧化铝形成的置换型固溶体。罗重霄等［6］采用超声－模板法高效合成出了分散性好、导电性能优良的导电ZAO纳米晶。该类导电材料不仅紫外线吸收性能好、化学稳定性高，而且具有颜色浅、可见光透过率高、导电性好等优良特性，可以广泛应用在抗静电涂料、橡胶和塑料等领域，有取代导电性好但价格昂贵的ITO(In2O3:Sn)材料的趋势。1.3.3掺铟氧化锡导电材

6、料掺铟氧化锡(简称ITO)具有低电阻率、高可见光透射率等性能优势。陈琼等［7］采用碳还原氧化铟和氧化锡的粉末成功合成了掺铟氧化锡纳米材料，并探索了这种纳米结构在室温下的光致发光性能。掺铟氧化锡因可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线而被广泛应用于各种平板显示器、传感器、气敏元件之中。1.4结构型导电高分子材料结构型导电高分子材料又称为本征型导电高分子材料，纯粹的结构型导电高分子聚合物至今只有聚氮化硫类，其他的大部分导电聚合物均需采用氧化还原、离子化或电化学等手段进行掺杂处理，如具有共轭π键的导电性聚合物如聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩及聚苯胺等高分子导电聚合物，其中一些导电性能已接近金

7、属，因此也被称为“金属化聚合物”或“合成金属”。另一种结构型导电分子叫做热分解导电高分子，是把聚酰亚胺、聚丙烯腈等在高温下热处理，使之生成与石墨结构相近的物质，从而获得导电性。这些热分解导电高分子的特征是无需掺杂处理，并具有优异的稳定性。结构型导电高分子材料与传统的复合导电高分子材料相比具有质轻、环境稳定性好、结构可设计、电导率可调、可弥补金属填料的缺陷等特点，同时还具有抗静电、电磁屏蔽或吸收电磁波以及电致发光、光致变色和能发生非线