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1、现代塑料加工应用第16卷第1期ModernPlasticsProcessingandApplications2004年2月导电高分子材料研究进展1,211付东升张康助张强(1.航天第四研究院43研究所,西安,710025)(2.西北工业大学化学工程系,西安,710072)摘要:与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理及其应用领域,综述了近些年来国内外科研工作者对导电高聚物的研究进展状况并对其发展前景进行了展望。关键词:导电高分子功
2、能材料导电机理应用述评自从1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简MacDiarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。乙炔(Polyacetylene,简称PA)具有类似金属的导电复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两[2,3]性以后,人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入种:一种是将亲水性聚合物或结构型导电高分和提高,新型交叉学科———导电高分子领域诞生子与基体高分子进行共混,另一种则是将各种导电了。在随后的研究中科研工作者又逐步发现了聚吡填料填充到基体高分
3、子中。咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、日本Asahi公司将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌聚苯胺等导电高分子。导电高分子特殊的结构和优段共聚物(ABS)、高抗冲改性聚苯乙烯(HIPS)与亲异的物理化学性能使它成为材料科学的研究热点,水性PA共混制得两种高性能抗静电复合材料A2作为不可替代的新兴基础有机功能材料之一,导电dionA和AdionH,尤其是后者在相对湿度较低的条高分子材料在能源、光电子器件、信息、传感器、分子件下也表现出较强的抗静电能力,且不受水洗和擦导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技拭等影响。在相对湿度为50%、
4、温度为23℃的环境术上有着广泛、诱人的应用前景。到目前为止,导电中保存4年后抗静电性能无变化,机械性能不低于高分子在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机普通HIPS,其他性能则与普通HIPS相同。将结构理、可溶性和加工性、导电机理、光、电、磁等物理性型导电高分子材料与基体高分子在一定条件下共混能及相关机理以及技术上的应用探索都已取得重要成型,可获得具有多相结构特征的复合型导电高分的研究进展。本文介绍了导电高分子的结构特征、子。它的导电性能由导电高分子的“渗流途径”决导电机理及其应用领域,综述了近些年来导电高分定,当导电高分子质量分数为2%～3%
5、时,其体积79子材料研究领域的进展状况。电阻率为10～10Ω·cm,可作抗静电材料使用。研究表明,对于聚丙烯腈(PAN)/聚氯乙烯(PVC)1导电高分子材料的分类及制备方法或PAN/PA共混物,当PAN质量分数由5%增加到15%时,导电性突升,此后随PAN质量分数的继按结构和制备方法不同将导电高分子材料分为续增加,导电性升幅变小。复合型与结构型两大类[1]。炭黑是天然的半导体材料,其体积电阻率约为1.1复合型导电高聚物及其制备方法复合型导电高聚物是以高分子材料为基体,加收稿日期:2003-08-21。作者简介:付东升,男,汉族,祖籍河南省正阳县
6、。航天第四研究入一定数量的导电物质(如碳黑、石墨、碳纤维、金属院43研究所2001级硕士研究生,研究方向为高分子材料学。已发粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。该类聚合表科技论文近10篇。物兼有高分子材料的加工特性和金属的导电性。与·56·现代塑料加工应用第16卷第1期0.1～1010Ω·cm。它不仅原料易得,导电性能持久高分子(IonicElectricallyConductivePolymers)指的稳定,而且可以大幅度调整复合材料的电阻率(1～是以共轭高分子为主体的导电高分子材料,导电的810Ω·cm)。由炭黑填充制成的复合型导电高分子
7、载流子是电子(或空穴)。这类材料是目前世界导电是目前用途最广、用量最大的一种导电高分子材高分子材料研究开发的重点。[4]料。炭黑填充型导电高分子材料中炭黑通常以粒子形式均匀分散于基体高分子中,随着炭黑填充表1黄铜纤维填充型导电高分子的性能量的增加,粒子间距缩小,当接近或呈接触状态时,黄铜/黄铜/黄铜/黄铜/黄铜/性能便形成大量导电网络通道,导电性能大大提高,继续PA6PA66PCPPABS增加炭黑用量则对导电性影响不明显。炭黑的导电相对密度1.841.841.921.661.78性能与其结构、比表面积和表面化学性质等因素有拉伸强度/MPa746
8、8582035关。炭黑的比表面积越大(粒径越小)、表面活性基断裂伸长率,%44322团含量越少,则导电性能越好。此外,成型工艺对炭弯曲强度/MPa11
