导电高分子材料.doc

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1、导电高分子材料专业：高分子材料姓名：张星学号：09626110摘　要　长期以来,高分子材料由于具有良好的机械性能,作为结构材料得到广泛的用。关于电性能,人们一直只利用高分子材料的介电性,将其作为电绝缘材料使用。而它的导电性的发现、研究及开发则比较晚,直到1977年才发现了第一个导电有机聚合物——掺杂型聚乙炔,它具有类似金属的电导率。其后世界各国大批科学家相继研究导电高分子材料,成为高分子材料中非常活跃的一个领域。本文介绍了导电高分子材料的概念及分类,重点讨论了导电高分子材料的导电机理及其在抗静电和导电、自然温发热材料、电磁屏蔽等

2、领域的应用。关键词　导电高分子　导电机理　应用1.导电高分子材料的分类按照材料的结构与组成，可将导电高分子材料分为两大类。一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型或本征型导电高分子材料。1.1复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的材料。几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维,填充纤

3、维的最佳直径为7um。复合型导电高分子材料是在通用树脂中加入导电填料、添加剂,采用一定的成型方法而制得的。添加剂有抗氧剂、固化剂、溶剂、润滑剂等。复合型导电高分子的分类主要按基体树脂和导电填料的组合来定。（1）基体树脂主要有:聚烯烃（聚乙烯、聚丙烯等、聚氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲）（2）导电填料主要有:金属粉（金、银、铜、镍）,金属纤维（铝纤维、黄铜纤维、铁纤维、不锈钢纤维等）,碳黑、石墨、碳纤维、镀金属玻璃纤维、镀银中空玻璃微球、碳黑接枝聚合物、金属氧化物、金属盐等。填料有球状、薄片状、树枝状、针状、带状、网状、纤维状等。薄片

4、状比球状更有利于增大导电粒子间的相互接触。在一般情况下,导电粒子越小越好,但必须有一个适当的分布幅度,以获得紧密堆积,增大接触面积,提高导电能力。1.2结构型导电高分子材料结构型（又称作本征型）导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性,由其结构提供导电载流子,一旦经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质,它们导电时的载流子主要是离子。电

5、子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料。导电时的载流子是电或空穴,这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。1.2.1电子导电结构型导电高分子电子导电结构型导电高分子可分为以下几种：①共轭聚合物；②桥基联结的平面堆砌聚合物；③侧链具有电荷转移复合物的导电高分子；④非电荷转移型导电高分子。从实用角度看,前两种更有研究价值。1.2.2离子导电结构型导电高分子离子导电结构型导电高分子一般是由高分子主体物和金属盐复合而成。依其组成和形状大致可分为以下两种。（1）极性高分子/无机盐/高沸点溶剂体系。这个体系宏观上是固体

6、,但微观上在高分子基体中形成溶液连续相,可进行与溶液中同样的离子传导方式。在此可作高分子基体的有聚偏乙氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚醋酸乙烯(PVAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等。无机盐如LiCIO4碱金属盐。（2）极性高分子/无机盐复合体系,它是利用聚氧乙烯(PEO)等玻璃化低的基体的溶剂化作用,并与碱金属盐MX形成复合体系。该类体系的特点是在干燥的固态条件下碱金属离子的迁移率呈现较高值。另一特点是易制成透明的薄膜。2.导电高分子材料的发展概况复合型导电高分子材料在工业上的应用始于20世纪6

7、0年代。它是将导电的炭黑、金属粉末、金属丝或碳纤维混到高分子基质中而形成的导电材料。进入80年代,美、德、日等国先后制定了有关限制电磁干扰/射频干扰（EMI/RFI）公害的规定,规定生产的各种电子电气设备必须有电磁屏蔽设施,使得导电高分子材料的研究开发空前活跃,市场需求量增大。从1982～1987年,美国对导电高分子材料的需求量增长了3.3倍,日本从1980～1987年需求量增长了4.4倍。90年代随着微电子工业的发展，导电高分子材料的市场越来越大。据预测,到21世纪初,导电塑料总消费量将从上世纪90年代初的5.45万t增至20

8、.9万t,保持年增长率15%的势头。结构型导电高分子材料是1971年由日本白川研究用齐格勒-纳塔催化剂合成聚乙炔时发现的80年代以来,发现聚对苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等共轭型聚合物均可通过掺杂形成高导电塑料90年代,结构型导电高分子材料已部分进入实用化阶段