有机复合导电纤维

有机复合导电纤维

有机复合导电纤维介绍：

是由常规的合成纤维聚合物与导电组分复合而成的具有一定导电性能的纤维。有机复合导电纤维中的导电组分，是在常规合纤的聚合物中加入了大量导电物质经混炼制成的类似色母粒类的材料。

有机复合导电纤维的主要品种有锦纶（尼龙）基、涤纶基、腈纶基、丙纶基的有机复合导电纤维，以锦纶基有机导电纤维应用最为广泛。近期报道的新型有机复合导电纤维──芳纶基符合导电纤维，由山东泰和集团首创并生产，商品名称（Tamtar）导电纤维。

有机复合导电纤维的结构有：皮芯型（即皮层为导电层，芯层为普通合纤）。三叶型、并列型、偏心型、海岛型等等多种结构形式。

导电组分的组成与作用：

基料──即基体材料或称基本聚合物。作用：将导电颗粒牢固的粘结在一起，使导电组分既有稳定的导电性，又赋予材料可加工性。

填料──即导电物质。作用：导电颗粒在导电组分中起提供载流子的作用。

基本聚合物与导电颗粒的相容性：

两者性质相差较大，复合时不易紧密结合，且难于均匀分散,影响材料的导电性能，故通常还需对导电颗粒进行表面处理。如：采用表面活性剂、偶联剂、氧化还原剂等对导电颗粒进行处理，以提高其分散性和紧密结合性──即材料的相容性。(待续)

复合型导电高分子的研究表明：

1、导电填料颗粒，在材料中并不需要完全接触就能形成导电通道。

当导电颗粒间不相互接触时，颗粒间存在聚合物隔离层，使导电颗粒中自由电子的定向运动受到阻碍，这种阻碍可看做是有一定势能的势垒。根据量子力学的观点，对于微观粒子来说，即使其势能小于势垒的能量时，它既有被反弹的可能性也有穿过势垒的可能性，微观粒子穿过势垒的现象称为贯穿效应，也称隧道效应。

根据上述分析，导电高分子内部的结构有三种情况：

a：一部分导电颗粒完全连续的相互接触，形成电流通路，相当于电流经过一只电阻。

b：一部分导电颗粒不完全连续接触，其中不相互接触的导电颗粒之间由于隧道效应形成电流通路，相当于一个电阻与一个电容并联后再与一个电阻串联的情况。

c：一部分导电颗粒完全不连续，导电颗粒间的聚合物隔离层较厚，是电的绝缘层，相当于电容器的效应。

复合型导电高分子导电机理模型示意图：

图中： 1.导电颗粒。 2.导电颗粒间的隔离层。

2、含炭黑聚合物导电性的特性。

a.对电场强度的依赖性：含炭黑聚合物的导电性对电场强度有强烈的依赖性。在低电场强度下（E＜104V/cm），电导率符合欧姆定律；在高电场强度下（E＞104V/cm），导电率符合幂定律。

研究发现，导电聚合物的导电性对电场强度的这种依赖性规律，是由它们在不同外电场作用下不同的导电机理所决定的。

※在低电场强度下，导电聚合物的导电是由炭黑颗粒与聚合物之间的界面极化引起的离子导电，这种极化的载流子数目较少，故电导率较低。

在高电场强度下，炭黑中的载流子（自由电子）获得了足够的能量，能够穿过炭黑颗粒间的聚合物隔离层使材料导电，隧道效应起了主要作用。因此，含炭黑高聚物在高电场强度下的导电本质是电子导电，故电导率较高。

b.对温度的依赖性：在低电场强度时，电导率随温度的降低而降低；在高电场强度下时，电导率随温度的降低而增大。这种规律同样由于其不同的导电机理决定的。

※导电机理：低电场强度下的导电是由界面极化导致的离子导电引起的，温度低使载流子动能降低，导致电导率下降；反之，高电场强度下的导电是自由电子的跃迁，相当于金属导电，温度降低有利于自由电子的定向运动，故电导率增大。同理，金属化合物系的导电纤维，也可以认为其导电机理应遵循这些规律。