1. Visió general decautxú conductor
1.1 Definició i característiques
El cautxú conductor és un material de cautxú especial amb alta conductivitat elèctrica. Afegint farcits conductors (com ara negre de carboni, pols metàl·lic, etc.) a la matriu de cautxú, tot el material compost té una bona conductivitat.
En comparació amb el cautxú normal, el cautxú conductor té les següents qualitats excepcionals:
- Posseeix excel·lents qualitats conductores. La resistivitat de volum és capaç d'arribar a 10-3-10-6 Ω·cm, que és suficient per a una àmplia gamma d'aplicacions conductores.
- Conserva les qualitats mecàniques superiors del cautxú, inclosa la seva resistència a la tracció, flexibilitat i resistència al desgast.
- Pot bloquejar amb èxit la radiació electromagnètica i té un excel·lent efecte de blindatge electromagnètic.
- Antiestàtica: impedeix que l'energia estàtica s'acumuli i exploti.
- Procediment de fabricació flexible que és senzill de formar i produir.
- El cost és relativament petit i adequat per a usos extensius.
1.2 Components principals
- Matriu de cautxú: silicona, nitril, cautxú natural, etc.
- El negre de carboni, la fibra conductora, la pols metàl·lica (coure, alumini, plata, etc.), etc. són exemples de farciment conductor.
- Materials de suport addicionals: plastificant, agent de reticulació, agent de vulcanització, etc.
Per satisfer les diferents demandes d'aplicació, es poden fer diverses varietats de cautxú conductor variant els tipus i quantitats dels materials enumerats anteriorment.
1.3 Procés de fabricació
- Mescla: combineu a fons el farciment conductor, la matriu de goma i els components auxiliars.
- L'emmotllament és el procés de premsar o extruir una mescla en formes com ara làmines, perfils, etc.
- Vulcanització: Per millorar les qualitats mecàniques, les peces modelades se sotmeten a vulcanització i reticulació a alta temperatura.
- Postprocessament: processament secundari ad hoc, com unió, tall, etc.
2. Classificació del cautxú conductor
2.1 Classificació segons mecanisme conductor
2.1.1 Tipus de conductivitat intrínseca
Quan els ingredients de polímer conductor superior s'incorporen directament a la matriu de cautxú, el resultat és un cautxú conductor que és intrínsecament conductor. Aquesta classe de material, que inclou polímers conductors com el polifenilè i el polipirrol, té una alta conductivitat inherent. Mitjançant la conducció de salt d'electrons d'enllaç conjugat, són capaços d'aconseguir el flux de corrent.
Tot i que aquest tipus de cautxú conductor té una forta conductivitat elèctrica antiestàtica i alta, les seves qualitats mecàniques són inferiors i els seus usos estan restringits.
2.1.2 Tipus de conductivitat de dopatge
El cautxú conductor dopat es fa incorporant farcits conductors a la matriu de cautxú i utilitzant les propietats conductores dels farcits per fer que tota la conductivitat del material compost. Els farcits conductors que inclouen fibra conductora, pols metàl·lica i negre de carboni s'utilitzen amb freqüència.
Aquest tipus de cautxú conductor té una alta conductivitat elèctrica, una controlabilitat superior i les grans qualitats mecàniques del cautxú. Aquest tipus de cautxú conductor és el més utilitzat.
2.1.3 Tipus de conductivitat mixta
Un cautxú conductor amb tipus de conductivitat mixta combina tipus de conductivitat dopat i inherent.
Aprofita la conductivitat superior dels polímers conductors naturals i millora la conductivitat total amb l'addició de farcits conductors. Aquest tipus de cautxú conductor té un rendiment excepcional en general i ofereix els avantatges dels tipus de conductivitat intrínseca i dopada.
L'aplicació està restringida, el cost és car i el procés de producció és complicat.
2.2 Classificació per farciment
2.2.1 Tipus farcit de carboni
El negre de carboni, la fibra de carboni, el grafit i altres materials carbonosos s'utilitzen com a farcits conductors en cautxú conductor farcit de carboni. Aquest tipus de farciment és econòmic, senzill de combinar i distribuir, i no és corrosiu per a la matriu de cautxú.
Productes com ara el cautxú conductor de fibra de carboni i el cautxú conductor negre de carboni en són exemples. Tot i que aquest tipus de cautxú conductor és barat i ideal per a usos a gran escala, les seves qualitats conductores solen ser inferiors.
2.2.2 Tipus farcit de metall
La pols metàl·lica (com ara coure, alumini, plata, etc.) s'utilitza com a farciment conductor en cautxú conductor ple de metall. Una excel·lent conductivitat elèctrica és una característica dels materials metàl·lics, que pot augmentar significativament la conductivitat elèctrica total.
Tot i que el cost d'aquesta forma de cautxú conductor és costós i la matriu de cautxú es corroeix ràpidament, ofereix una gran conductivitat elèctrica. El cautxú conductor en pols de coure, el cautxú conductor en pols de plata i altres articles similars són típics.
2.2.3 Altres tipus d'ompliment
Un petit percentatge de cautxús conductors també inclou farciments conductors alternatius, com pols ceràmica conductora, fibres conductores, etc., a més de farciments basats en metall i carboni.
Cadascun d'aquests farcits té qualitats úniques, i podeu triar el que millor s'adapti a les exigències de la vostra aplicació particular. Tanmateix, en general, no hi ha gaire marge d'aplicació.
3. Propietats del cautxú conductor
3.1 Propietats conductores
La mètrica de rendiment més important per al cautxú conductor és la conductivitat. Les característiques següents representen majoritàriament la conductivitat:
- La resistivitat de volum pot satisfer les necessitats de la majoria d'aplicacions conductores; normalment es troba en el rang de 10-3-10-6 Ω·cm.
- Resistència superficial: generalment inferior a 106 Ω, pot evitar que s'acumuli l'electricitat estàtica.
- Efecte de blindatge: té la capacitat de desviar la radiació electromagnètica de manera eficient, amb un efecte de blindatge de 20 a 60 dB.
- Estabilitat conductora: el rendiment conductor varia lleugerament amb les variacions de la temperatura i la humitat circumdants.
- El tipus i la concentració del farciment conductor i la matriu de cautxú que es trien determinen la qualitat de la conductivitat elèctrica.
El cautxú conductor es pot fer per adaptar-se a una varietat de requisits d'aplicació perfeccionant la recepta i el procediment de fabricació.
3.2 Propietats mecàniques
- El cautxú conductor té excel·lents qualitats mecàniques i una gran conductivitat elèctrica.
- Resistència a la tracció: normalment entre 2 i 10 MPa, que compleix els requisits de fabricació i aplicació de processos comuns.
- Elongació: generalment del 100 al 500%, amb una forta capacitat de deformació i flexibilitat.
- Duresa: variable en funció de les necessitats de l'aplicació; normalment es troba entre 30 i 90 Shore A.
- Resistència al desgast: superior al cautxú normal, adequat per a situacions en què es necessita resistència al desgast.
El secret per garantir les qualitats mecàniques del cautxú conductor és mantenir un control raonable sobre la fórmula i el procés.
3.3 Adaptabilitat ambiental
- A diferència del cautxú normal, el cautxú conductor ha de complir certs estàndards d'adaptació ambiental.
- Resistència a temperatures altes i baixes: sovint pot tolerar temperatures entre -40 i 150 graus , i alguns articles únics tenen la capacitat de superar els 60200 graus .
- Resistència a la corrosió química: és resistent a diverses substàncies, com ara olis, àcids i àlcalis.
- Resistència a la intempèrie: la capacitat de suportar l'envelliment causat per l'ozó, la radiació UV i altres elements.
- Retard de flama: es poden millorar les qualitats d'un additiu, com ara un retardant de flama.
4.Camps d'aplicació del cautxú conductor
4.1 Indústria electrònica i elèctrica
El cautxú conductor és el més utilitzat en la indústria electrònica i elèctrica, utilitzat principalment per:
Blindatge electromagnètic
Descàrrega electrostàtica
Connexió conductora
Interruptor tàctil, etc.
com ara botons tàctils, juntes de connexió a terra, segells conductors i similars en dispositius electrònics com ordinadors, televisors i telèfons mòbils.
4.2 Camps militar i aeroespacial
A continuació es mostren alguns usos importants del cautxú conductor a les indústries aeroespacials i de defensa:
Blindatge electromagnètic per a radars i equips de comunicació
Protecció contra descàrregues electrostàtiques i llamps
Foques de naus espacials, etc.
Pot satisfer els estàndards exigents de les indústries aeroespacial i militar d'adaptabilitat ambiental i fiabilitat de rendiment.
4.3 Indústria mèdica i sanitària
El cautxú conductor s'utilitza àmpliament en els camps mèdic i sanitari, principalment per a:
Protecció d'electricitat estàtica per a equips mèdics
Catifes conductores en quiròfans
Parts conductores d'equips de rehabilitació, etc.
S'utilitza amb freqüència en dispositius mèdics i equips de rehabilitació a causa de la seva forta biocompatibilitat i neteja.
4.4 Altres àrees
A més de les principals aplicacions esmentades anteriorment, el cautxú conductor també s'utilitza àmpliament en:
Conducció a terra d'equips elèctrics
Descàrrega electrostàtica i protecció EMC a la indústria de l'automòbil
Paviments conductors en la indústria de la decoració d'edificis, etc.
5. Tendència de desenvolupament del cautxú conductor
5.1 Aplicació de nous farciments
Els nous farcits conductors com el grafè, els nanotubs de carboni, els polímers conductors, etc. estan substituint gradualment els tradicionals com la pols metàl·lica, el negre de carboni, etc. i adaptabilitat ambiental.
5.2 Disseny d'estructures compostes
La configuració severa d'aplicació d'avui ja no es pot satisfer amb un sol farcit conductor, i hi ha hagut un canvi cap a la composició de nombrosos farcits. Per exemple, l'ús combinat de nanotubs de carboni, negre de carboni, grafè i pols metàl·lica pot utilitzar plenament els avantatges de diferents farcits i crear un cautxú conductor més eficaç.
5.3 Tendència d'integració funcional
El camí del desenvolupament del cautxú conductor és cap a la integració multifuncional. A més de la seva conductivitat excepcional, també posseeix propietats addicionals, com ara l'autocuració, el blindatge i l'absorció d'ones. Els complexos requisits dels equips electrònics contemporanis es poden satisfer millor amb aquest tipus d'integració funcional.
5.4 Millora del comportament ambiental
El cautxú conductor està evolucionant en la direcció de la protecció del medi ambient i la degradabilitat juntament amb la creixent consciència de la protecció del medi ambient. Els desenvolupaments futurs en cautxú conductor probablement es centraran en gran mesura en la millora de la reciclabilitat dels productes mitjançant l'ús de matèries primeres ecològiques i tècniques de fabricació.