复合型高分子导电材料浅析

涂家祎

摘 要：高分子导电材料一直是导电材料中的重点研究对象。其中，复合型高分子导电材料因其特有的优势被广泛应用于通信、电子、电力等领域。简要介绍了复合型导电高分子材料的分类和应用情况，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：复合型高分子导电材料；聚合物；掺杂剂；腐蚀性

中图分类号：TQ317 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.029

高分子导电材料是指具有导电功能（金属导电性、半导电性、超导电性）、电导率为10-6 S/cm的聚合物。按照材料结构和制备方法的不同，可将其分为结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料。

结构型高分子导电材料是指高分子结构本身能够导电，或者经过掺杂处理后具备一定导电能力的共轭聚合物。聚噬吩、聚乙炔、聚砒咯和聚吠喃等聚合物就是应用频率最高的高分子导电材料。它们受到了材料、电子、化学等领域专家的高度关注。虽然这类材料的应用范围较广，但是，在其使用过程中，也存在许多问题。因为这类聚合物的刚性大、难熔、成型困难，而且重复使用率比较低，所以，应用成本比较高。如果作掺杂处理，那么，掺杂剂的毒性和腐蚀性比较大，也会影响其性能。这些缺点限制了结构型高分子导电材料的使用。因此，相关专家将他们的目光转向了复合型高分子导电材料。

20世纪60年代，复合型高分子导电材料被应用于工业中。它是利用复合工艺将各种导电填料与聚合物、橡胶等聚合在一起制成的具有导电能力的复合材料。与结构型高分子导电材料相比，它质量轻、容易加工、成本低，能够根据使用需求调节材料的导电性能和力学性能。因为复合型高分子导电材料的性能好、优点多、实用性强，所以，被广泛应用于现代化电子工业中。

1 分类及其特点

根据添加物种类的不同，可将复合型高分子导电材料分为填充复合型高分子导电材料和共混复合型高分子导电材料。

1.1 填充复合型高分子导电材料

在基体聚合物中加入导电填料，利用混合工艺制成的就是填充复合型高分子导电材料。常用的填充导电材料有金属系材料和碳系材料，基体聚合物则有环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚氯乙烯和ABS树脂等。

1.1.1 金属系填充复合型高分子导电材料

金属系填充复合型高分子导电材料的填充物是高导电性的金属纤维和金属粉末等，基体为电绝缘性高分子。在选取金属时，要选择稳定性好、不易被氧化的金、银、铜、镍等。但是，在此要注意，金、银的价格比较高，密度也比较大，一般情况下，可将其应用于要求较高的电子元件或电气装置中。虽然铜、镍的价格低，导电性也不错，但是，它们容易被氧化，导电性也不稳定，所以，多被应用于要求不太高的印刷线路引线材料或电磁屏蔽材料中。

1.1.2 碳系填充复合型高分子导电材料

碳系填充复合型高分子导电材料的填充物是炭黑、石墨和碳纤维等。其中，炭黑的应用率最高，因为它密度小、成本低、导电性能好，但是，唯一的缺点就是它是黑色的，会影响产品的美观性。虽然石墨的性能不错，但是，其中的杂质比较多，使用前要作相应的处理，比较麻烦，而且还会增加使用成本。而碳纤维则具有强度高、添加量少、抗腐蚀等优点。

1.2 共混复合型高分子导电材料

共混复合型高分子导电材料是在基体聚合物中加入结构型高分子导电材料的颗粒或者粉末，然后采用相关工艺复合而成的。聚苯胺、聚吡咯是最常用的结构型高分子。目前，聚苯胺是最有价值的高分子导电材料之一，它具有环境稳定性好、电化学性能好、成本低、易于合成等优点，可用于熔融或者溶液加工中。聚吡咯是相关人员最早研究的高分子材料，经过一定的处理后，其最高电导率达102 S/m，而且它在空气中的状态比较稳定，制备方便，很容易发生电化学聚合反应，形成致密导电薄膜。在共混时，使用的混合方法有熔融共混法、机械共混法、吸附聚合法和溶液共混法等。

2 复合型高分子导电材料的应用

20世纪80年代，复合型高分子导电材料因其性能优势被广泛应用。材料的电导率不同，功能不同，其适用的领域也不同，具体情况如表1所示。

3 结束语

因为复合型高分子导电材料具有导电性能好、质量轻、能够大规模生产、成本低、使用寿命长等优点，所以，它受到了人们的高度关注。经过几十年的研究，目前，它已被广泛应用于信息产业、光电子元件和传感器制造、隐身技术、电磁屏蔽技术等方面，有广阔的发展前景。相信随着科技的进步，类似于碳纳米等性能良好的填充材料也将会被应用，而相关人员也越来越重视对复合型高分子导电材料的研究。

参考文献

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[2]杨永芳，刘敏江.导电高分子材料研究进展[J].工程塑料应用，2002（7）.

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