办事处 用于最佳静电防护(10 Ω.pdfVIP

上海汇普工业化学品有限公司广州办事处 A Chemists Enterprise 一个化学人的企业 6 9 用于最佳静电防护（10 ～10 Ω/□）的本征导电聚合物ICPs 的必威体育精装版进展 湘宁 （上海汇普工业化学品有限公司） 1 介绍 在电子工业中，ESD （静电释放）是一种很普通的现象。据估计，在电子零件中有 8％到 33％的产品 会由于ESD 的存在产生致命或潜在性的破坏。这相当于一年电子产品销售总额的5%,即每年近几十亿美元。 因此，十多年来人们进行了许多努力以便最大限度的减少ESD 所带来的 影响。 通过开发各种静电防护技术来降低ESD 的影响，如接地、空气离子 化、使用吸静电材料等。使这一问题更加严重的就是，塑料已成为电子 设备包装及运输的主要材料，其原因就是塑料与金属相比具有更好的经 济效益和更广泛的设计自由度。不幸的是，塑料是绝缘体。因此为了提 供一种静电安全塑料，必须在塑料中加入一定的消静电物质。 表面电阻可用于对塑料的电气特性进行测量与分类，并确认其是否 能消除静电。表面电阻通常以Ω/□表示，即测量塑料的单位面积的电 阻的大 。根据表面电阻的不同可把塑料分为导电、抗静电和绝缘三类， 12 如图1 所示。当塑料的表面电阻大于 10 Ω/□时，属于绝缘材料， 5 5 12 于10 Ω/□时为导电材料，在10 ～10 Ω/□之间时则为抗静电材料。 在这一范围内，ESD 可以被最有效的控制，因为在这一范围内不会产生 电荷，电荷也不会聚集在某一局部表面之上。此外，在这范围内材料只 图 1 基于表面电阻的材料分类 有很微弱的导电性，从而提供了一条接地的电阻通道，以实现对静电的 及防静电范围 受控释放。 有许多方法可用于消除塑料中的静电，其中两种较常见的方法是使用导电涂料或使用导电填料。涂料 的应用有其自身的缺点，由于要对溶剂进行回收及控制挥 性有机物 （VOC）排放，所以它需要进行后序 处理。相反，填充式热塑性混合物则可以进行铸模、挤压成型而没有以上这些缺陷，并且已在一些ESD 控 制中成功运用。事实上，这种材料是增长最快的特殊热塑性塑料之一，这些工业材料通常是通过将一些吸 湿剂或导电填充物如金属颗粒、碳粉、碳纤维、不锈钢纤维或消除静电的高分子材料加入主体聚合物中， 经过混炼来制备。最后的电性能取决于所用导电填充物的尺 及性质、添加量以及所用的主体树脂。这些 6 9 填充物在抗静电区内的上限或下限时的性能最好，但要将其导电率控制在 10 ～10 Ω/□这一最佳静电防 护范围内却是十分困难的。 本征导电聚合物 ICPs （Inherently Conductive Polymers）代表着另一种ESD 防护方法。由于ICPs 加入主体树脂后加工处理十分困难，且电性能的热稳定性差，到目前为止 ICPs 在热塑性塑料中很少得到 运用。最近的技术 展突破了以上限制，使用 ICPs 的混合物有聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯等。这些材料 6 9 的主要优点是能提供最优的且可调的ESD 防护，它能将表面电阻控制在10 ～10 Ω/□范围内，并且具有一 定的热稳定性，有多种颜色可供选择，具有与主体树脂相似的机械性能，加工也简单。 2 ICPs 的背景 ICPs 在1977 年被Heeger,MacDiarmid 和Shirakawa 现，人们曾为此而异常兴奋，因为它将很快成 为 “人造金属”。不幸的是糟糕的市场策略及从实验室转到工厂生产的漫长时间使得这种兴奋显得有点过 于乐观。 过去，ICPs 的 展一直受到很多限制。最主要的是其加工困难且环境稳定性差，此外，机械性能差、 成本高对新材料的应用范围窄使得这问题更加严重。而加工性能差是最关注的问题，如果不能将 ICPs 加 工成成品，就不可能实现其应用。另外，稳定性也是很重要的，因为一旦制造出产品