导电PS载带塑料的国内外发展状况与技术路线对比

聚苯乙烯(PS)作为载带的主要基材,本身是绝缘材料。为了满足电子元器件封装对防静电(ESD)的要求,必须对其进行改性处理。目前,国内外导电 PS 载带材料的技术路线主要分为两大类:抗静电剂填充型和碳系填充型。

1. 抗静电剂填充型

技术特点: 这一技术路线的显著优点是制品着色不受限制,可以生产透明或彩色的载带。其中,低分子型抗静电剂对产品物理性能影响较小,其表面电阻率通常在 10^10 - 10^13 Ω 之间。然而,低分子型产品的缺点在于其电性能会随着时间的推移(如析出、挥发)而逐渐丧失。

国外发展动向: 目前国际上的主要开发趋势是研制高分子型抗静电剂(亦称永久性抗静电剂)。与低分子型不同,它不会因为水洗或长时间使用而丧失导电性。

  • 主要品种: 聚醚型、季氨盐型、磺酸型、酸的接枝共聚物、离子型等。
  • 主要生产商: 日本的三洋化成、住友精化、住友科学工业、第一工业制药;瑞士的汽巴精化、科莱恩;美国的威科、大湖等。
  • 应用难点: 高分子型的添加量通常是低分子型的 5-15 倍,且需要考虑与树脂的相容性(需选择适用的相容剂),较高的成本限制了其大规模应用。

2. 碳系填充型

技术特点: 这一系列的 PS 载带填充物主要是导电炭黑、石墨和碳纤维。其制成品的体积电阻率可达到 10^2 - 10^9 Ω·cm,导电性能优异。

为什么炭黑是主流? 炭黑填充型导电聚合物之所以被广泛采用,主要基于以下三点:

  • 成本优势: 导电炭黑价格较为低廉,适合大规模工业生产。
  • 可调性强: 能根据不同的导电性需求进行配方调整,电阻值可在 10^2 - 10^9 Ω 的宽广范围内变化。
  • 性能稳定: 导电性持久、不受环境湿度影响,是理想的永久抗静电材料。

局限性: 碳系填充型的制成品颜色仅限于黑色。此外,大量填充炭黑会对材料的机械性能(如韧性)产生较大影响,因此需要配套成熟的改性技术来平衡导电性与物理强度。

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