塑料能導電,不要說普通人不相信,就是科學家中也沒有幾個人相信。可是一次偶然事件讓它成為現實,參與這項工作的三位科學家也有幸成為2000年度譜貝爾化學獎得主。這三位科學家是美國的艾倫·黑格教授和艾倫·馬克迪爾米德教授以及日本的白川英樹教授,他們是因1977年發現導電聚合物——聚乙炔而獲獎的。今天我們就一起來了解一下能導電的塑料到底厲害到哪?
導電塑料介紹
導電塑料是將樹脂作為基材和導電添加劑混合,用塑料的加工成型方式進行加工的功能型高分子材料。一般來說,物體的導電性有四種形態:絕緣體、半導體、導體和超導體。導電塑料實現了從絕緣體到半導體再到導體的巨大變化,是所有物質中能夠完成這種可能性變化跨度最大的。
與傳統的材料相比,它具有重量輕、易成型、電阻率可調節等特點,并可以方便地通過分子設計合成或復合成多種多樣結構的材料。導電塑料按照導電性能可分為:絕緣體、防靜電體、導電體和高導電體;按制作方法可分為結構型導電塑料和復合型導電塑料;按用途可分為抗靜電材料、導電材料和電磁波屏蔽材料。
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基材可以包括:PC/ABS、PC、ABS、PA、PPE 等;
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導電纖維主要有:鍍鎳碳纖維、不銹鋼纖維等;
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導電塑料兼有EMI屏蔽功能和接地功能。
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導電塑料生產工藝
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導電塑料優勢
1. 根據產品要求設計屏蔽效能
導電塑料作為一類新型的電磁屏蔽復合材料,屏蔽效能可在30-90dB之間調節,且可用產品的厚度來調節屏蔽效能。
2. 防腐性能好,使用壽命長
導電塑料常以高性能工程塑料(如ABS+PC等)為基材,具有非常優異的耐化學腐蝕性、可加工性和低的生產能耗。具有非常強的耐腐蝕性,使其成為惡劣環境下戶外應用的理想選擇。
3. 可加工結構較復雜的產品,降低成本
對于相同體積的零部件而言,導電塑料比鋁合金的原料成本價略高,而從加工成本看,由于鋁合金的加工工藝流程較為復雜(金屬原料→熱處理→鑄造→精密鍛造(冷擠壓、冷鍛、熱鍛壓)→機械加工→精密切削→拋光→噴砂→拉絲→激光雷射雕刻→陽極氧化上色→多次二次氧化上色),而導電塑料加工工藝較為簡單(纖維表面金屬化→塑料包覆→造粒→注塑→成形→上色等工藝),加工設備要求較低,加工周期短,生產效率高,工藝成本相對較低。
4. 環保
導電塑料不含任何違禁成分,遵守全球各地的環境保護法規,例如“歐盟有害物質限制法規”(RoHS)、“瑞典專業雇員聯盟”(TCO)和“化學品注冊、評估、許可和限制,是歐盟對進入其市場的所有化學品進行預防性管理的法規”(REACH)等,符合相關環保規定。
5. 易回收
當產品壽命結束時,導電塑料可以回收,用粉碎機再次研磨,符合嚴格的廢品處理規定。它不像油漆過或鍍有金屬層的物品需要進行昂貴的脫模處理,徹底解決了回收問題。在運行、啟動、關機等正常生產過程中可能會產生廢料,但這些廢料可以重新研磨和使用,從而避免了生產過程中的浪費。
6. 密度低
導電塑料產品最重時不足常用金屬零件的四分之一。其密度為1.2至1.4g/cm3,是鋁密度(2.7g/cm3)的一半,并且遠小于其它常用金屬的密度。重量輕,加上能夠成型的壁厚薄至1.0mm或為鋁壓鑄件的一半,從而使得零件的重量減輕75%。雖然由于密度大幅降低,但它壁厚必須大于沖彎不銹鋼金屬零件,但其重量可以比不銹鋼零件輕50%。對于手持設備應用等,可以幫助減輕重量和節省成本。
圖 材料密度對比 (來源:FRD飛榮達)
導電塑料具有輕質、高強度、抗腐蝕、耐高溫、成本低、易加工等特點,應用領域廣泛。其在性能、成本(尤其是復雜零部件)等方面有著鋁合金材料不可替代的優勢,將會在電子行業及其它方面都有著非常廣泛和樂觀的應用前景,由導電塑料替代目前電子行業廣泛應用的金屬機殼及零部件將成為未來市場的發展趨勢
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導電材料應用
之前的方案為鋁合金壓鑄件,成本高,生產效率低;采用導電材料后性能可以滿足客戶隔離度要求,成本大幅降低,重量降低一半。
圖 屏蔽腔
之前采用的方案為普通ABS鍍鉻,長期使用鍍層易脫落從而使產品功能失效;采用導電材料,成本沒有增加,但產品可靠性好。
圖 屏蔽腔
客戶最初方案為普通ABS加鈑金屏蔽蓋,該方案成本高、需要組裝工序。采用導電塑料,將先前的兩個零件整合成一個零件,一體方案,組裝方便,成本降低。
圖 電源蓋板
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本文來源:深圳市飛榮達科技股份有限公司
第一屆PPO聚苯醚發展與應用論壇
The second forum on the development and application of engineering plastics
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PPO聚苯醚發展與應用論壇
議題 |
嘉賓 |
PPO/PPE在汽車上的應用 |
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PPO材料介紹 |
Sabic、三菱旭化成、藍星、鑫寶 |
PPO工業化生產發展趨勢 |
業內大咖 |
PPO阻燃彈性體在線纜中的應用 |
中旭、安拓普、瑞亞達等, |
PPO在新能源汽車中的應用 |
擬邀請主機廠 |
PPO與高溫尼龍之爭 |
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