柔性电热膜的详解与技术说明(六)——导电高分子材料的组成
前已述及,根据加热材料的不同,电热膜可以分为金属电热膜、无机材料电热膜和有机材料电热膜三种类型,而无机材料电热膜虽然具有寿命长、成本低、耐高温等优点,但由于是刚性材料,不能满足课题要求,因此不做讨论;相对于有机加热薄膜,人们对金属丝加热层的研究已日趋成熟,很难有进一步突破,因此磐岩(www.jspanyan.com)今天介绍的是高分子聚合物中添加导电颗粒的有机材料电热膜。
导电高分子材料的组成及其对电性能的影响
导电膜一般由基体树脂、稀释剂、导电颗粒及其它的添加剂组成,在导电膜中,电气性能和力学性能是由不同成份来提供的,导电填料提供了电气性能,而聚合物材料提供了一定的机械强度。
聚合物基体:基体树脂主要有聚酰亚胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂等它是导电膜的主要组分之一,含有活性基团,为固化后的聚合物基体提供分子骨架,提供了力学性能和粘接性能保障,并使导电填料粒子形成通道,是连接强度的主要来源。
聚酰亚胺(PI)树脂是目前聚合物中Zui耐高温的品种之一,还具有低介电、高绝缘、热膨胀小等优点,被广泛应用于精密仪器、电子电气、航空航天、汽车制造等领域。当前以聚酰亚胺树脂为基体与无机物复合的研究已越来越引人注目,聚酰亚胺/无机物功能复合材料结合聚酰亚胺高分子树脂材料和无机物的优点,发展前景良好,因此在本课题的研究中,选用了聚酰亚胺树脂作为导电膜的基体树脂。从聚合物结构上讲聚合物侧基的性质、体积和数量主链的规整度、柔顺性、聚合度、结晶性等对体系导电性均有不同程度影响。
填充复合型导电高分子材料的导电性随基体聚合物表面张力的减小而升高;聚合物结晶度越高,导电性越高;基体聚合物聚合度越高,价带和导带间的能隙越小,导电性越高;交联会使体系导电性下降。基体聚合物的热稳定性对复合材料的导电性能也有影响,一旦基体高分子链发生松弛现象,就会破坏复合材料内部的导电途径,导致导电性能明显下降。
导电填料:导电填料是导电膜导电性能的基础,用于导电膜的导电填料有非金属系、金属系和金属氧化物系三大类。常用的导电粒子有金粉、银粉、铜粉、银铜复合粉、镍粉、石墨、碳黑等,不同导电粒子的参数不同,下图给出了几种不同填料的电导率。对于自身导电性高、粒子间排列较集中、表面处理较好的导电粒子,其导电性也高。填料对复合型导电高分子材料电性能的影响主要有两点:填料的用量和填料的几何特征(形状、长径比、尺寸分布等)。
几种填料的电导率
导电性填料与粘料的比例必须适当,如果粘料的用量较多,导电填料将被粘料隔离,达不到导电的目的;若导电性填料的用量过多导,电膜固化后的力学性能太差,其柔韧性能将无法满足我们的要求。
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