導(dǎo)電型粉末涂料
導(dǎo)電型粉末涂料是指噴涂于底材上,使之成膜后具有一定的傳導(dǎo)電流和消散電荷能的功性粉末涂料,可以用于消除靜電,電磁屏蔽,電加熱和防腐蝕,在現(xiàn)代電子,建筑,運(yùn)輸,軍事等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.例如:電子設(shè)備的生產(chǎn)裝配、運(yùn)輸場(chǎng)地、醫(yī)院手術(shù)臺(tái)、計(jì)算機(jī)房和凈化室內(nèi)的地面,很容易產(chǎn)生靜電,若沒有很好的接地措施,會(huì)產(chǎn)生大量的靜電積壓,從而造成事故,導(dǎo)電型粉末涂料就是以此為出發(fā)點(diǎn),開發(fā)出來為其服務(wù)的一種功能型粉末涂料。
導(dǎo)電粉末涂料的分類及原理
導(dǎo)電的概念,導(dǎo)體是指電導(dǎo)率在103Ω-1cm-1以上的物質(zhì),半導(dǎo)體是指電導(dǎo)率在10-12-10-13Ω-1cm-1,故相應(yīng)的我們可以稱之為半導(dǎo)體粉末涂料和導(dǎo)電粉末涂料,二者統(tǒng)稱為導(dǎo)電粉末涂料,一般目前制造導(dǎo)電型粉末涂料可以采用兩種方法:摻合型和本征型。
摻合型粉末涂料
摻合型就是聚合物本身無導(dǎo)電型,它以絕緣聚合物為主要成膜物質(zhì),在其中摻入導(dǎo)電材料而形成的涂料,它的導(dǎo)電性靠摻入的導(dǎo)電微粒來實(shí)現(xiàn)的,導(dǎo)電微粒提供自由電子載流子,摻入的導(dǎo)電材料包括金屬粉末、非金屬粉末和金屬氧化物,用這些物質(zhì)摻合到聚合物中,可使聚合物變?yōu)榘雽?dǎo)體。其電阻率為109歐姆*厘米。當(dāng)然隨著導(dǎo)電材料加入量的增加,導(dǎo)電性越好,電阻率越低,該方法是目前最常用的實(shí)際應(yīng)用方法。
一般影響摻合型導(dǎo)電粉末涂料導(dǎo)電性能的因素很多,主要包括:聚合物的種類及性質(zhì),如相對(duì)分之質(zhì)量,表面張力,結(jié)晶度及黏度等:導(dǎo)電填料的種類及性質(zhì),如導(dǎo)電微粒的形狀,用量,穩(wěn)定性,表面效應(yīng);導(dǎo)電粉末涂料的制備過程也會(huì)影響導(dǎo)電性能,如填料配比,生產(chǎn)工藝,固化條件等.
本征型導(dǎo)電粉末涂料
本征型導(dǎo)電粉末涂料是以導(dǎo)電高聚物為基本成膜物質(zhì),以高聚物本身所具備的"固有"導(dǎo)電性能使涂膜導(dǎo)電,導(dǎo)電聚合物分子本身提供載流子,包括聚電解質(zhì),共軛聚合物及TCNQ聚合物鹽等.
本征型導(dǎo)電粉末涂料制備,主要是制得本征型導(dǎo)電聚合物,因?yàn)橐话憔酆衔锏姆肿优帕胁徽R,高聚物的載流子遷移數(shù)都很低,若要實(shí)現(xiàn)高聚物的導(dǎo)電,見量子力學(xué)的觀點(diǎn).
本征型粉末涂料導(dǎo)電機(jī)理,按照量子力學(xué)觀點(diǎn),具有本征導(dǎo)電性的聚合物必須具備兩個(gè)條件:1.高聚物的分子軌道能強(qiáng)烈的“離域”2.高聚物的分子軌道間能相互混合(重疊),由此便可以產(chǎn)生載流子,顯示出高聚物的電性能,對(duì)于共軛鏈聚合物,本身產(chǎn)生載流子(電子和空穴),顯示出奇特的電性能,光電壓效應(yīng),光導(dǎo)效應(yīng),形成整流結(jié)等,對(duì)非共軛鏈高聚物,若分子間的π電子軌道能相互重疊,或者有電子施主-受主體系,也產(chǎn)生載流子和輸送載流子,顯示出本征導(dǎo)電性,導(dǎo)電性可以用電導(dǎo)率來度量[2]
σ=neμ
公式中,σ為電導(dǎo)率;n為載流子濃度;e為載流子所帶電荷;μ為載流子的遷移率.
摻雜理論認(rèn)為,大多數(shù)導(dǎo)電高聚物需要經(jīng)過"摻雜"少量"雜質(zhì)"之后才能具有一定的導(dǎo)電功能,摻雜的目的是在導(dǎo)電聚合物結(jié)構(gòu)中引入比較易于流動(dòng)的載流子,具有共軛結(jié)構(gòu)的高分子化合物,一般來說都可以通過摻雜方法使之具有導(dǎo)電性,從絕緣體或半導(dǎo)體變成導(dǎo)體,此外還有氧化還原反應(yīng)摻雜,質(zhì)子酸的摻雜等.
影響因素,導(dǎo)電聚合物鏈結(jié)構(gòu)中共軛π電子體系的長短對(duì)導(dǎo)電性能影響很大,聚合度大,π電子體系長,電導(dǎo)率就大,較長的共軛長度,分子鏈高度取向是實(shí)現(xiàn)真正的高電導(dǎo)率的必然條件,但由于聚合物的分子排列不規(guī)整,同時(shí)隧道效應(yīng),摻雜劑及其種類也會(huì)影響導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性能.