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表面电阻和体积电阻有什么区别?选材时如何运用?

 昵称35953524 2023-10-13 发布于江苏

材料电性能:表面电阻和体积电阻

大部分塑料都是电的绝缘体,因此塑料普遍被应用于电子电器的绝缘外壳,比如我们常见的充电器外壳、插头、电线包覆层等。

然而在特定的应用领域,要求塑料具备一定的导电性,这时可通过塑料改性赋予塑料导电性。我们通常用表面电阻率体积电阻率来衡量塑料的导电性,电阻值越小,导电性越好。

塑库网可以查询,两种电阻率的名词解释

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更多塑料相关的名词解释,可通过如下步骤查询:

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导电塑料的主要成分

基材:适合导电塑料的基材很广泛,从通用塑料PE、PP,工程塑料ABS、PC、PBT、PA、PPO,到高性能塑料PPS、 LCP、PPA、PPSU、PEI、PEEK等,均有商用的导电规格,甚至包括导电弹性体TPU、TPE等。

导电介质:常用的导电介质包括,增强导电纤维类、导电粉,以及导电高分子材料。

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对应不同的应用领域,需要达到的电阻范围如下:

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抗静电材料应用案例

案例1:透明抗静电抗紫外线材料选材

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来源:塑库网-需求广场

CTQs:  1、透明,透光度>80%

           2、抗UV,最好F1

           3、电阻<1E09

 锦湖日丽的解决方案 

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点击查看物性表:ATS2803

 RTP的解决方案 

RTP有多种基材的透明抗静电材料解决方案:

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点击查看物性表:699 X 121801

案例2:医用IVD液移吸头

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 锦湖日丽的解决方案 

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延伸阅读


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静电与抗静电材料
01

静电的产生

静电(static electricity)是一种处于静止状态的电荷,或者说不流动的电荷(流动的电荷就形成了电流)。

静电主要发生的介质包含塑料、玻璃纤维、橡胶、纺织品等。在适当的条件下,这种感应电荷可以累计到 30,000 或 40,000 伏。当这种情况发生在塑料等绝缘材料上时,积聚的电荷趋向于留在局部接触区域。

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塑料静电的产生过程

02

静电的危害

1、静电力:静电产生的静电力会导致吸附现象,比如洁净环境中灰尘的吸附,打印机纸张的吸附等。

2、放电:如果静电释放 (ESD) 发生在人体,造成的伤害可以导致休克,甚至在极端情况下,静电放电甚至可能致人死亡;

放电产生的电弧或火花,在含有易燃物的环境中极其危险,例如在医院手术室或煤矿开采等情形下。

3、ESD:一些微电子零件可以被ESD 破坏或损坏,哪怕静电电压低至 20伏。由于人是导致ESD的主要原因,它们经常对敏感的电子设备造成损坏,特别是在制造和组装的过程中。静电释放的后果,轻则导致错误的读数,重则发生永久性损坏,从而导致设备长时间停机,以及昂贵的维修或整个零件的更换。

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03

静电的消除

静电的减少和消除塑料静电的危害,可以从抑制电荷的产生、助长漏电入手。最常用的静电消除方法,是在塑料中加入能够导电的物质,以提高漏电速度。研究表明,要使材料具有静电耗散作用,电阻最少不得大于1E12。

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04

抗静电材料类型

抗静电材料特指电阻率为1E08-1E012,静电电荷需通过材料表面和内部导电通路,快速并平均地分散在整个材料中。需要更快速的静电消除并接地,则需考虑到静电耗散型材料。

4.1
迁移型:表面活性抗静电剂
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这是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质,含有亲水基团和亲油基团。

C12以上的烷基是典型的亲油基团,羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团,此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类。

添加比例一般为0. 5%~3%由于抗静电剂与塑料树脂本身不完全相容,它会从树脂内部迁移到表面。其亲水基团能吸附空气中水分子,促进塑料表面被水湿润,从而疏导静电荷。

由于需要迁移到表面并吸附水分,表面活性剂型抗静电剂需要经过一段时间,并在较高的湿度条件下,方能具有好的抗静电效果。

迁移型抗静电剂分子量较小,经过水洗或摩擦之后容易流失,导致浓度降低,效果变差,因此持续时间较短,一般不超过一年。但由于价格较低,现在多应用于电子、家电产品,以及包装材料等需等效作用的产品。

4.2
永久型
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永久型抗静电剂是一类相对分子质量较大、分子链上具有导电性官能团的亲水性高聚物。

由于本身就是高分子物质,它们与基体树脂有一定的相容性,与塑料树脂共混后,能在基材内部和表面搭建网状导电通道,通过离子导电来传导和释放产生的静电荷,有效地降低塑料的表面电阻。

由于不需要通过分子迁移到表面起作用,零件注塑完成即有较好的抗静电效果,对环境湿度依赖小,且效果更稳定、性能更持久,在汽车的整个使用周期内,都可以使零件具有抗静电功能。

据化学结构,永久型抗静电剂主要有:

聚醚类:包括聚环氧乙烷、聚醚酯酰胺、聚醚酯亚酰胺、聚环氧乙烷-环氧氯丙烷共聚物、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯共聚物。

季铵盐类:主要包括含季铵盐的甲基丙烯酸醋共聚物、含季铵盐的马来酰亚胺共聚物、含季铵盐的甲基丙烯酸亚胺共聚物。

磺酸盐类:包括石油磺酸盐、合成磺酸盐、中性或低碱值磺酸盐磺酸钠、磺酸钙、磺酸镁和磺酸钡盐等。

在同样用量下,永久型抗静电剂的抗静电效果,要小于小分子表面活性剂型。要达到明显的抗静电效能,添加比例要大得多,一般为6%~30%,因此成本较高,适用于需经久耐用且比较昂贵的塑料制品,如家用电器外壳、汽车零部件、电子仪器零部件、精密机械零部件等。

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