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导电橡胶板导电机理及影响导电橡胶性能的因素

【发布时间:2016-10-24】 【阅读次数/152】

编辑:徐寿华  来源:国柏橡塑技术开发部

  目前,导电橡胶制品及导电橡胶板作为功能性橡胶制品发展很快,应用范围日趋广泛。下面主要介绍导电橡胶板的导电机理、影响橡胶板导电性能的因素以及导电橡胶的品种和应用。导电橡胶主要用于防过电流/过热元件、开关、传感器、导电橡胶板、导电橡胶条、防静电橡胶板和防静电鞋底等。
  导电橡胶板属于复合型导电高分子材料,其导电机理主要有宏观导电通路机理、微观量子力学隧道效应和微观量子力学场致发射效应。



  导电橡胶板导电通路机理:当橡胶中导电填料用量增大到某一临界值时,橡胶板内部形成较完整的导电通网络,橡胶板的电阻率会急剧下降。在电阻率与导电填料用量的关系中,存在一个狭窄的突变区域,在此区域内导电填料用量的任何微小变化都会导致橡胶板电阻率显著变化,这种现象称为渗滤现象,导电填料的临界用量通常称为渗滤值。
  导电橡胶板隧道效应:当导电填料用量较小时,橡胶基体内部导电粒子间距较大,复合材料微观结构中尚未形成导电通路网络,此时仍可能存在导电现象,这种导电现象是由热振动电子在导电粒子之间的迁移所致,导电电流是导电粒子间隙宽度的指数函数。隧道效应几乎仅仅发生在距离很接近的导电粒子之间,间隙过大的导电粒子之间没有电流传导。
  导电橡胶板场致发射效应:当导电填料用量较小、导电橡胶板基体内部导电粒子间距较大时,若导电粒子内部电场很强,电子将有很大几率飞跃聚合物界面势垒,跃迁到相邻导电粒子上,产生场致发射电流,形成导电网络。
  导电通路机理、隧道效应和场致发射效应在导电橡胶板中间同时存在,在不同条件下可能是以某一种或某两种机理为主。当导电填料在临界用量以上时,导电通路为主要传导方式,即以导电通路机理为主;当导电填料用量较小或外加电压较小时,孤立电子或其聚集体的间隙较大而无法参与导电,热振动受激电子发生跃迁,形成较大隧道电流,此时以隧道效应为主;当填料用量较小、粒子间内部电场很强时,基体隔层相当于内部分布电容,此时场致发射效应更为显著。
  导电橡胶板大体分为两种:一种是在橡胶大分子中引入导电性分子结构的半导体导电橡胶;另一种是在橡胶中加入碳黑、石墨、碳纤维或金属粉体等导电填料的复合型导电橡胶板。以下主要介绍复合型导电橡胶板,主要包括抗静电性,导电性和高导电橡胶板。厚度为5mm导电橡胶板可用于火药库和鞭炮厂等场所的地面铺装,避免静电引起燃烧和爆炸。

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