抗靜電涂料的發(fā)展現(xiàn)狀及抗靜電機(jī)理探討(編輯修改稿)
2024-09-15 14:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 得到廣泛應(yīng)用[3]。2抗靜電涂料的導(dǎo)電機(jī)理 添加型抗靜電涂料的導(dǎo)電機(jī)理一般可分為導(dǎo)電回路如何形成以及回路形成后如何導(dǎo)電兩個(gè)方面。 1972年，F(xiàn)Butch提出了復(fù)合型導(dǎo)電高聚物的導(dǎo)電無限網(wǎng)鏈理論，該理論認(rèn)為在含有導(dǎo)電填料的高聚物體系中，當(dāng)導(dǎo)電材料的使用量較小時(shí)，導(dǎo)電材料孤立地分散在高分子材料中，因而對(duì)復(fù)合材料電阻率的影響不明顯；隨著使用量的增大，當(dāng)導(dǎo)電填料的濃度達(dá)到某一臨界值(亦稱為導(dǎo)電填料在該基體內(nèi)的臨界濃度)后，體系內(nèi)的導(dǎo)電填料便會(huì)“列隊(duì)”形成一個(gè)導(dǎo)電無限網(wǎng)鏈，導(dǎo)電微粒的“列隊(duì)”作用就如同橋的作用，使自由電子載流子從高聚物的這一端經(jīng)過橋達(dá)到另一端，從而使絕緣體變成了半導(dǎo)體或?qū)w，當(dāng)貫穿的導(dǎo)電網(wǎng)鏈形成后，增加導(dǎo)電材料的使用量使導(dǎo)電通路更多，材料的電阻率隨導(dǎo)電材料的使用量增加而減小，但是遞減的速度大大降低。室溫下，典型的添加型導(dǎo)電涂層的電阻率(ρ)與導(dǎo)電填料用量(Vc)之間的關(guān)系如圖1所示[1]。圖1中VCa為電阻率突變時(shí)的導(dǎo)電填料用量。熱力學(xué)理論認(rèn)為，樹脂基料與導(dǎo)電填料之間的界面效應(yīng)對(duì)于導(dǎo)電回路的形成影響很大。在導(dǎo)電高分子復(fù)合材料制備過程中導(dǎo)電填料粒子的自由表面逐漸變成濕潤(rùn)的界面，在基料與填料之間形成了界面層，體系產(chǎn)生了界面能過剩。隨著導(dǎo)電填料的增加，界面能過?，F(xiàn)象不斷增大，因此，導(dǎo)電填料的臨界濃度是一個(gè)與體系界面能有關(guān)的參數(shù)。當(dāng)體系界面能過剩達(dá)到一定程度時(shí)，導(dǎo)電粒子之間開始形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，宏觀上表現(xiàn)為體系的電阻率突然降低，該理論較好地解釋了炭黑填料的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。 形成導(dǎo)電回路后如何導(dǎo)電主要涉及自由電子傳輸?shù)膯栴}。摻合型導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理是導(dǎo)電通道、隧道效應(yīng)、場(chǎng)致發(fā)射3種機(jī)理相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。 (a)導(dǎo)電通道理論導(dǎo)電通道機(jī)理是由于高分子復(fù)合材料中的部分導(dǎo)電粒子能夠相互接觸而形成鏈狀導(dǎo)電通道，使復(fù)合材料得以導(dǎo)電。在添加較多的導(dǎo)電填料條件下，主要是導(dǎo)電通道起主要作用。復(fù)合材料的直流電導(dǎo)率(σ)與填料濃度的關(guān)系用標(biāo)度定律描述為：σ=σ0(PPc)t式中：σ0是填料的本征電導(dǎo)率，t是臨界參數(shù)，p是填料濃度，Pc是材料電導(dǎo)率突變點(diǎn)處的填料濃
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