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saperne di piùMasterbatch conduttivo elettrico è un materiale modificato che rende il materiale polimerico originariamente isolante conduttivo o antistatico disperdendo uniformemente i riempitivi conduttivi (come nero carbonio, nanotubi di carbonio, polvere di metallo, ecc.) In substrati di plastica (come PP, PE, PA, ecc.). Il suo principio fondamentale si basa sull'effetto di percolazione (teoria della percolazione) del riempitivo conduttivo e sulla formazione di catene di rete conduttiva.
Le prestazioni di MasterBatch conduttivo dipendono principalmente dal tipo, dal contenuto e dalla dispersibilità del riempimento. I riempitivi conduttivi comuni includono:
(1) Filler di carbonio
Black di carbonio: a basso costo, raggiunge la conducibilità formando una catena di rete conduttiva continua, ma un elevato importo di addizione (15%~ 30%) può influire sulle proprietà meccaniche.
Nanotubi di carbonio (CNT): bassa quantità di addizione (1%~ 5%), con elevato proporzioni per formare una rete conduttiva tridimensionale, adatta per applicazioni ad alta richiesta (come la schermatura EMI).
Grafene: conduttività ultra-alta, ma difficile da disperdere e costi elevati.
(2) Filler di metallo
Polvere d'argento/rame rivestito di argento: eccellente conducibilità, utilizzata in dispositivi elettronici di fascia alta, ma costosi.
Polvere di nichel/polvere di alluminio: applicazioni di schermatura elettromagnetica (EMI), buona resistenza all'ossidazione.
(3) Filler compositi
Fibra di carbonio Black di carbonio: costi di equilibrio e prestazioni, migliora la resistenza meccanica.
Filler di rivestimento in metallo: come perle di vetro rivestite in argento, riducono l'uso in metallo.
(1) Soglia di percolazione
Quando il riempitivo conduttivo raggiunge una determinata concentrazione (valore critico), si forma un percorso conduttivo continuo tra le particelle e la resistività diminuisce bruscamente (come mostrato nella figura).
Ad esempio: la soglia di percolazione del nero di carbonio in PE è di circa il 15%~ 20%, mentre la CNT necessita solo dell'1%~ 3%.
(2) Metodo di formazione della catena di rete conduttiva
Conduzione a contatto diretto: le particelle di riempimento sono in contatto diretto (come agglomerati di nero carbone). Effetto di tunneling: quando la spaziatura tra riempitivi di nano-scala (come CNT) è estremamente piccola, gli elettroni possono "saltare" e trasmettere e condurre elettricità anche senza contatto diretto.
Fattore | Impatto | Metodo di ottimizzazione |
---|---|---|
Tipo di riempimento | Il nero di carbonio è a basso costo ma richiede un carico elevato, mentre i CNT sono efficienti ma difficili da disperdersi | Seleziona in base alle esigenze (ad es. Filler in metallo per schermatura EMI) |
Contenuto di riempimento | La resistività si stabilizza dopo aver superato la soglia di percolazione | Determinare il rapporto ottimale attraverso gli esperimenti |
Uniformità di dispersione | L'agglomerazione provoca problemi di conducibilità localizzati | Usa agenti di accoppiamento o processi di miscelazione ad alto taglio |
Polarità della matrice | Le resine polari (ad es. PA) disperdono più facilmente i riempitivi | Scegli resine del vettore compatibile |
Tecnica di elaborazione | Le alte temperature possono ossidare i riempitivi | Controllare la temperatura di estrusione e la velocità della vite |
Packaging antistatico: componenti elettronici, imballaggi farmaceutici (per evitare che l'elettricità statica di adsorbimento della polvere).
Scherco di elettromagnetica (EMI): alloggiamento del telefono cellulare, componenti elettronici automobilistici.
Dispositivi elettronici: circuiti, sensori, elettrodi flessibili.
Campo industriale: nastro trasportatore (antistatico), condotte minerarie (resocontizzazione esplosiva) .