復合型高分子導電材料淺析

涂家祎

摘 要：高分子導電材料一直是導電材料中的重點研究對象。其中，復合型高分子導電材料因其特有的優勢被廣泛應用于通信、電子、電力等領域。簡要介紹了復合型導電高分子材料的分類和應用情況，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：復合型高分子導電材料；聚合物；摻雜劑；腐蝕性

中圖分類號：TQ317 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.029

高分子導電材料是指具有導電功能（金屬導電性、半導電性、超導電性）、電導率為10-6 S/cm的聚合物。按照材料結構和制備方法的不同，可將其分為結構型高分子導電材料和復合型高分子導電材料。

結構型高分子導電材料是指高分子結構本身能夠導電，或者經過摻雜處理后具備一定導電能力的共軛聚合物。聚噬吩、聚乙炔、聚砒咯和聚吠喃等聚合物就是應用頻率最高的高分子導電材料。它們受到了材料、電子、化學等領域專家的高度關注。雖然這類材料的應用范圍較廣，但是，在其使用過程中，也存在許多問題。因為這類聚合物的剛性大、難熔、成型困難，而且重復使用率比較低，所以，應用成本比較高。如果作摻雜處理，那么，摻雜劑的毒性和腐蝕性比較大，也會影響其性能。這些缺點限制了結構型高分子導電材料的使用。因此，相關專家將他們的目光轉向了復合型高分子導電材料。

20世紀60年代，復合型高分子導電材料被應用于工業中。它是利用復合工藝將各種導電填料與聚合物、橡膠等聚合在一起制成的具有導電能力的復合材料。與結構型高分子導電材料相比，它質量輕、容易加工、成本低，能夠根據使用需求調節材料的導電性能和力學性能。因為復合型高分子導電材料的性能好、優點多、實用性強，所以，被廣泛應用于現代化電子工業中。

1 分類及其特點

根據添加物種類的不同，可將復合型高分子導電材料分為填充復合型高分子導電材料和共混復合型高分子導電材料。

1.1 填充復合型高分子導電材料

在基體聚合物中加入導電填料，利用混合工藝制成的就是填充復合型高分子導電材料。常用的填充導電材料有金屬系材料和碳系材料，基體聚合物則有環氧樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂、聚氯乙烯和ABS樹脂等。

1.1.1 金屬系填充復合型高分子導電材料

金屬系填充復合型高分子導電材料的填充物是高導電性的金屬纖維和金屬粉末等，基體為電絕緣性高分子。在選取金屬時，要選擇穩定性好、不易被氧化的金、銀、銅、鎳等。但是，在此要注意，金、銀的價格比較高，密度也比較大，一般情況下，可將其應用于要求較高的電子元件或電氣裝置中。雖然銅、鎳的價格低，導電性也不錯，但是，它們容易被氧化，導電性也不穩定，所以，多被應用于要求不太高的印刷線路引線材料或電磁屏蔽材料中。

1.1.2 碳系填充復合型高分子導電材料

碳系填充復合型高分子導電材料的填充物是炭黑、石墨和碳纖維等。其中，炭黑的應用率最高，因為它密度小、成本低、導電性能好，但是，唯一的缺點就是它是黑色的，會影響產品的美觀性。雖然石墨的性能不錯，但是，其中的雜質比較多，使用前要作相應的處理，比較麻煩，而且還會增加使用成本。而碳纖維則具有強度高、添加量少、抗腐蝕等優點。

1.2 共混復合型高分子導電材料

共混復合型高分子導電材料是在基體聚合物中加入結構型高分子導電材料的顆粒或者粉末，然后采用相關工藝復合而成的。聚苯胺、聚吡咯是最常用的結構型高分子。目前，聚苯胺是最有價值的高分子導電材料之一，它具有環境穩定性好、電化學性能好、成本低、易于合成等優點，可用于熔融或者溶液加工中。聚吡咯是相關人員最早研究的高分子材料，經過一定的處理后，其最高電導率達102 S/m，而且它在空氣中的狀態比較穩定，制備方便，很容易發生電化學聚合反應，形成致密導電薄膜。在共混時，使用的混合方法有熔融共混法、機械共混法、吸附聚合法和溶液共混法等。

2 復合型高分子導電材料的應用

20世紀80年代，復合型高分子導電材料因其性能優勢被廣泛應用。材料的電導率不同，功能不同，其適用的領域也不同，具體情況如表1所示。

3 結束語

因為復合型高分子導電材料具有導電性能好、質量輕、能夠大規模生產、成本低、使用壽命長等優點，所以，它受到了人們的高度關注。經過幾十年的研究，目前，它已被廣泛應用于信息產業、光電子元件和傳感器制造、隱身技術、電磁屏蔽技術等方面，有廣闊的發展前景。相信隨著科技的進步，類似于碳納米等性能良好的填充材料也將會被應用，而相關人員也越來越重視對復合型高分子導電材料的研究。

參考文獻

[1]王丹，彭蜀晉，王拂陽，等.導電高分子材料及其應用[J].化學教學，2012（5）.

[2]楊永芳，劉敏江.導電高分子材料研究進展[J].工程塑料應用，2002（7）.

[3]益小蘇.復合導電高分子材料的功能原理[M].北京：國防工業出版社，2004：8-15.