导电塑料介绍及应用

塑料能导电，不要说普通人不相信，就是科学家中也没有几个人相信。可是一次偶然事件让它成为现实，参与这项工作的三位科学家也有幸成为2000年度谱贝尔化学奖得主。这三位科学家是美国的艾伦·黑格教授和艾伦·马克迪尔米德教授以及日本的白川英树教授，他们是因1977年发现导电聚合物——聚乙炔而获奖的。今天我们就一起来了解一下能导电的塑料到底厉害到哪？

1导电塑料介绍

导电塑料是将树脂作为基材和导电添加剂混合，用塑料的加工成型方式进行加工的功能型高分子材料。一般来说，物体的导电性有四种形态：绝缘体、半导体、导体和超导体。导电塑料实现了从绝缘体到半导体再到导体的巨大变化，是所有物质中能够完成这种可能性变化跨度最大的。

与传统的材料相比，它具有重量轻、易成型、电阻率可调节等特点，并可以方便地通过分子设计合成或复合成多种多样结构的材料。导电塑料按照导电性能可分为：绝缘体、防静电体、导电体和高导电体；按制作方法可分为结构型导电塑料和复合型导电塑料；按用途可分为抗静电材料、导电材料和电磁波屏蔽材料。

• 基材可以包括：PC/ABS、PC、ABS、PA、PPE 等；
• 导电纤维主要有：镀镍碳纤维、不锈钢纤维等；
• 导电塑料兼有EMI屏蔽功能和接地功能。

2导电塑料生产工艺

3导电塑料优势

1. 根据产品要求设计屏蔽效能

导电塑料作为一类新型的电磁屏蔽复合材料，屏蔽效能可在30-90dB之间调节，且可用产品的厚度来调节屏蔽效能。

2. 防腐性能好，使用寿命长

导电塑料常以高性能工程塑料（如ABS+PC等）为基材，具有非常优异的耐化学腐蚀性、可加工性和低的生产能耗。具有非常强的耐腐蚀性，使其成为恶劣环境下户外应用的理想选择。

3. 可加工结构较复杂的产品，降低成本

对于相同体积的零部件而言，导电塑料比铝合金的原料成本价略高，而从加工成本看，由于铝合金的加工工艺流程较为复杂（金属原料→热处理→铸造→精密锻造（冷挤压、冷锻、热锻压）→机械加工→精密切削→抛光→喷砂→拉丝→激光雷射雕刻→阳极氧化上色→多次二次氧化上色），而导电塑料加工工艺较为简单（纤维表面金属化→塑料包覆→造粒→注塑→成形→上色等工艺），加工设备要求较低，加工周期短，生产效率高，工艺成本相对较低。

4. 环保

导电塑料不含任何违禁成分，遵守全球各地的环境保护法规，例如“欧盟有害物质限制法规”（RoHS）、“瑞典专业雇员联盟”（TCO）和“化学品注册、评估、许可和限制，是欧盟对进入其市场的所有化学品进行预防性管理的法规”（REACH）等，符合相关环保规定。

5. 易回收

当产品寿命结束时，导电塑料可以回收，用粉碎机再次研磨，符合严格的废品处理规定。它不像油漆过或镀有金属层的物品需要进行昂贵的脱模处理，彻底解决了回收问题。在运行、启动、关机等正常生产过程中可能会产生废料，但这些废料可以重新研磨和使用，从而避免了生产过程中的浪费。

6. 密度低

导电塑料产品最重时不足常用金属零件的四分之一。其密度为1.2至1.4g/cm3，是铝密度(2.7g/cm3)的一半，并且远小于其它常用金属的密度。重量轻，加上能够成型的壁厚薄至1.0mm或为铝压铸件的一半，从而使得零件的重量减轻75%。虽然由于密度大幅降低，但它壁厚必须大于冲弯不锈钢金属零件，但其重量可以比不锈钢零件轻50%。对于手持设备应用等，可以帮助减轻重量和节省成本。

图 材料密度对比 （来源：FRD飞荣达）

导电塑料具有轻质、高强度、抗腐蚀、耐高温、成本低、易加工等特点，应用领域广泛。其在性能、成本（尤其是复杂零部件）等方面有着铝合金材料不可替代的优势，将会在电子行业及其它方面都有着非常广泛和乐观的应用前景，由导电塑料替代目前电子行业广泛应用的金属机壳及零部件将成为未来市场的发展趋势

4导电材料应用

之前的方案为铝合金压铸件，成本高，生产效率低；采用导电材料后性能可以满足客户隔离度要求，成本大幅降低，重量降低一半。

图 屏蔽腔

之前采用的方案为普通ABS镀铬，长期使用镀层易脱落从而使产品功能失效；采用导电材料，成本没有增加，但产品可靠性好。

图 屏蔽腔

客户最初方案为普通ABS加钣金屏蔽盖，该方案成本高、需要组装工序。采用导电塑料，将先前的两个零件整合成一个零件，一体方案，组装方便，成本降低。

图 电源盖板