2025-08-21
I. Термины и определения
Электропроводящее покрытие — это функциональное покрытие, наносимое на непроводящую подложку для придания ей электропроводности. Оно обеспечивает антистатический эффект, электропроводность и экранирование от электромагнитных помех. По структуре и механизму электропроводности покрытия делятся на два основных типа: собственные (внутренне проводящие) и наполненные (композитные).
Нaполненные (также называемые примесными или композитными) электропроводящие покрытия обычно состоят из изолирующей смолы (связующего) и электропроводящего наполнителя. До высыхания и отверждения покрытия связующее и проводящий наполнитель существуют раздельно, не образуя непрерывной цепи, и материал находится в изолирующем состоянии. После испарения растворителя и отверждения смола и наполнитель смешиваются, образуя единую плотную структуру, что и приводит к возникновению электропроводности.
Проводящий агент для покрытий — это функциональная добавка, придающая покрытиям электропроводность, предотвращающая накопление статического электричества, экранирующая электромагнитные помехи и повышающая коррозионную стойкость.
При выборе проводящего агента учитываются три фактора: электропроводность, количество добавляемого агента и стоимость. Высокая электропроводность обеспечивает низкое сопротивление и поляризацию, что улучшает электрохимические характеристики; низкое содержание агента позволяет увеличить долю активных материалов в электродах и повысить энергетическую плотность; низкая стоимость способствует масштабированию производства.
II. Классификация проводящих агентов
Проводящие агенты делятся на пять основных категорий:
Металлические проводящие агенты: порошки серебра, меди, никеля и др. Металлические порошки являются типичными проводящими наполнителями. Медь и никель склонны к окислению, что снижает их электропроводность, а золото и платина дороги, поэтому серебряный порошок является одним из наиболее широко применяемых наполнителей.
Проводящие агенты на основе оксидов металлов: оксид олова, оксид железа, оксид цинка и др.
Углеродные проводящие агенты: сажа, графит, углеродные нанотрубки и др.
Композитные проводящие агенты: композитные порошки и волокна.
Другие проводящие агенты.
Серебряный порошок занимает около 60% рынка, углеродные нанотрубки — около 30%, остальное приходится на оксиды металлов и другие материалы. Серебро доминирует благодаря высокой электропроводности и стабильности, а углеродные нанотрубки популярны в средне- и низкоценовом сегменте due to их стоимости.
III. Обзор распространенных проводящих агентов
Серебро
Обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью. Бывает сферическим, чешуйчатым, плоским, дендритным, губчатым и др. Электропроводность зависит от размера частиц: чем меньше частицы, тем выше проводимость, но цена возрастает.
Медь
Объемная электропроводность близка к серебру, но медь дешевле. Недостаток — окисление на воздухе, что приводит к потере проводимости. Для улучшения добавляют восстановители (например, производные гидрохинона). В медных ЭМ-экранирующих покрытиях добавки (такие как силановые связующие, органический бентонит) улучшают эксплуатационные свойства.
Никель
Его стабильность занимает промежуточное положение между серебряным и медным порошком. Не ржавеет в атмосферных условиях, устойчив к воздействию щелочей. Часто используется в покрытиях для электромагнитного экранирования, часто изготавливается в виде композитного проводящего агента совместно с серебром, а также может использоваться с бором и алюминием для изготовления порошковых проводящих агентов.
Оксид олова
Чистый оксид олова является изолятором. Полупроводниковые свойства появляются при отклонении от стехиометрии, образовании дефектов кристаллической решетки и легировании. Легированный сурьмой оксид олова (ATO) — это новый многофункциональный прозрачный антистатический и проводящий материал, особенно эффективный в наноформе. Пленки ATO обладают хорошей адгезией к подложкам, высокой механической прочностью и устойчивостью к условиям эксплуатации.
Оксид цинка
Обладает уникальной «усовидной» структурой (тетрагональные кристаллы), является полупроводником с регулируемыми носителями заряда и активным кислородом решетки. При диспергировании в покрытии тетрагональная микроструктура образует эффективную проводящую сеть. Как новый неорганический функциональный материал, оксид цинка обладает не только полупроводниковыми свойствами, но и высокой механической прочностью, термостойкостью, теплопроводностью и низким коэффициентом расширения, что улучшает химическую и размерную стабильность материалов при высоких температурах. Считается перспективным проводящим наполнителем для покрытий.
Диоксид титана
Обладает стабильной электропроводностью и некоторой укрывистостью. Антистатические покрытия на его основе имеют хорошую маслостойкость, коррозионную стойкость и физико-химические свойства, могут быть белого цвета.
Сажа
Сферические частицы сажи состоят из неориентированных кристаллитов аморфной структуры. Чем меньше частицы, тем больше удельная поверхность и выше электропроводность; чем выше летучие вещества, тем хуже проводимость; чем ниже зольность, тем лучше проводимость. Из-за сильной коагуляции частиц сажи и слабого сродства к другим веществам (органическим полимерам, воде и органическим растворителям) ее трудно диспергировать или равномерно смешать.
Графит
Свойства графита зависят от его структуры. В кристалле графита атомы углерода образуют ковалентные связи с тремя соседними атомами в гексагональной слоистой структуре; негибридизованные p-электроны относительно свободны, подобно электронам в металлах, что обуславливает электропроводность и теплопроводность. Графит может использоваться вместе с сажей в качестве проводящего наполнителя в покрытиях.
IV. Тенденции развития
С точки зрения инноваций материалов, новые материалы, такие как углеродные нанотрубки и графен, постепенно заменяют традиционные металлические порошки, обеспечивая баланс между производительностью и стоимостью проводящих агентов для покрытий. С точки зрения применения, универсальные проводящие агенты для водных и органорастворимых систем широко используются в экологически чистых покрытиях.
ColorSphere комплексно поставляет различные вспомогательные материалы, такие как силановые связующие, органический бентонит, а также оксид цинка, диоксид титана, электропроводящая сажа и другие материалы.
При наличии запросов или вопросов, связанных с материалами для электропроводящих покрытий, пожалуйста, обращайтесь к нашим специалистам для консультации.
