影响涂层电导率的因素探讨

深圳导电硅胶讯：影响涂层电导率的因素探讨


影响涂层电导率的参数主要有填料的含量、填料电导率及渗流阈值。CNTs和GNS在同一种成膜树脂中会呈现出不同的渗流阈值和电导率，这是因为填料的导电功能和渗流阈值与填料自身的特性、涣散工艺以及成膜树脂密切相关。

    导电填料自身的特性

    导电填料的粒径、比表面积、表面化学活性等均会影响涂层的导电功能。当填料含量必定时，填料粒子间的间距随填料粒径的减小而减小。足够小的粒子间距将促成量子隧道效应，所以渗流阈值跟着填料粒径的减少而降低。然而采用GNS制备通明导电薄膜时，GNS基本上沉积在薄膜表面，采用尺度小的GNS意味着单位面积的触摸点多，导致触摸电阻较大。

    Zhao等采用100～300μm²的石墨烯片制备的导电薄膜透光率为79%，方块电阻为19.1kΩ/sq，当石墨烯片的平均尺度为7000μm2时，薄膜的透光率为78%，而方块电阻则降至840Ω/sq。

    冯永成等采用不同长径比的CNTs制备环氧导电涂料，长径比小于250时，涂层的导电功能随长径比的增大而提高；当长径比大于250时，CNTs彼此之间简单缠结，在树脂基体内难以均匀涣散，不利于涂层内导电网络的构建，导致涂层的导电功能跟着长径比的增大而降低。

    Allaoui等将直径为100nm的MWNTs涣散在环氧树脂中，渗流阈值为0.5wt.%～1wt.%，而Sandler等将直径为10nm的MWNTs与环氧树脂混合，渗流阈值仅为0.04wt%，这可能是由于直径越小，单位质量下的CNTs根数越多或长度较长，然后较简单获得低渗流阈值的导电涂料。深圳导电硅胶

    导电填料的涣散

    CNTs和GNS的比表面积大、表面活性低，粒子间具有较强的范德华力，在聚合物基体内简单团聚，它们的涣散效果将直接影响导电网络的构建，对其表面进行化学修饰可促进填料与树脂的相容性，提高填料的涣散效果。氧化石墨烯较GNS易涣散，但氧化石墨烯是绝缘材料，一般将涂层中的氧化石墨烯进行化学或氧化还原，然后恢复涂层的导电功能。

    Ma等在GNS表面接枝长链聚合物后，环氧树脂/GNS复合体系的渗流阈值由本来的1.333vol%下降到0.32vol%。包覆表面活性剂可以提高CNTs的涣散效果，同时阻止其在成膜树脂中再次团聚，但与接枝的CNTs比较，其渗流阈值较高。这是由于包覆表面活性剂的CNTs表面完全覆盖着绝缘壳层，在构建导电网络时，带有绝缘壳层的CNTs彼此搭接处的触摸电阻大，导致涂层整体导电功能较差。

    Gojny等采用球磨工艺在CNTs表面接枝氨基，与纯CNTs比较，接枝后的CNTs与环氧树脂混合后制成涂膜的导电功能反而降低，这可能是球磨涣散导致CNTs长径比减小，且CNTs接枝氨基后，CNTs的共轭π电子数目减少，而新键合的sp3杂化轨道电子导电功能远不及π电子。采用化学修饰通常都会对CNTs或GNS构造造成必定程度的损坏，因而在修饰过程中需要合理地控制各项参数，在满足填料均匀涣散的同时尽量保持填料构造的完整性，然后获得理想的电学功能。

    成膜树脂

    成膜树脂是形成导电涂层的骨架和导电填料的载体，其对涂层的导电功能起着重要的作用。涂料成膜时，涂层中的导电粒子因树脂的固化收缩而彼此触摸或接近，并形成隧道效应，然后使涂层具有导电功能，树脂的固化收缩率越大越有助于降低涂层的渗流阈值，因此成膜树脂宜选用固化收缩率大的体系。在不混溶的树脂基体中，导电填料的分布与相间界面张力有紧密联系。深圳导电硅胶