“21世纪的纳米碳材料将像20世纪的铝材一样对人类社会发挥举足轻重的作用! ”这句话是美国Applied科学公司总裁马斯莱克的预言。位于俄亥俄州的Applied科学公司是一家从事研发高级材料的企业。纳米碳材料是一种纵横比(长度与直径比) 非常高的微小颗粒,类似于铝材那样具有高强度、质量轻的特点。添加使用在塑料中, 还可大大提高塑料制品的导电性和导热性能。
目前, 全球范围内纳米碳材料的主要供应商有: HyperionCatalysis 公司( 北美唯一) 、日本三井公司和Showa Denko 公司、以及Pyrograf 产品公司(Applied 科学公司的下属企业) 等4 家企业。后者开发出一种石墨纳米纤维试验品,其直径为100～200纳米, 长度为100微米, 纵横比为500～1000∶1。目前仅提供样品, 价格为70美元/磅, 正在建造一家中试工厂。如果以0.5%～5%的份量比例, 加入Pyrograf公司生产的PF24品级纳米碳纤维到塑料中, 塑料制品的刚度将会提高5倍, 并且表面电阻值下降至1～1010欧姆/平方米。
由Hyperion公司生产的多壁纳米石墨管的颗粒中,横向宽度仅有10纳米,长度为10～100微米,其纵横比至少达到1000∶1。这些尺寸微小并弯曲性小的“细微纤维”,在塑料加工过程中难以分散。
为了确保得到满意的分散效果,Hyperion公司又生产提供了母料颗粒,其中含有15%～20%的小纤维,这样又可降低0.5%的添加材料重量。
据Hyperion公司的营销经理帕特柯林斯介绍说: 用这种细微纤维制成的混料适用于所有级别的电子频谱, 添加量可比普通碳纤维至少低50%,体积也有相当大的差异。据报道说,该种纳米碳管的韧性和延展性远远超过最好的传统导电性材料,其粘性所受的影响也非常小, 因此这种细微纤维非常适合用于加工薄壁塑料制件, 且用其加工的外饰件也具有良好的表面质量,比用传统填料制成的混料收缩性和制品翘曲变形性都要小。
Hyperion公司的产品已从最初的PA6和PA66、PBT、PC 母料扩大至PEEK、PEI(GE公司生产的Ultem品牌聚醚酰亚胺) 、PPS、PA12和PS等母料,接下来还将推出PP、PET、EVA母料。包括PA12在内,目前的用途是在汽车燃料管线中代替金属。结合了优良的静电消散(ESD)性能,再加上高韧性,以及高抗破裂性带来了额外的安全性能。纳米碳管为基体制成的静电喷漆级混料只需在塑料配方中添加约2%～3%的份量, 塑料产品即可获得理想的导电性, 并达到A级表面质量。
目前在纳米碳管的使用过程中,成本居高是主要的制约因素, 比如Hyperion公司的小纤维都定价约50美元/ 磅。柯林斯先生表示:经过长期努力,尤其是全球规模的生产厂家启动后,其价格将会下降。
此外, RTP公司导电材料的产品经理斯科特柯贝纳介绍说: 添加4%～7%的RTP公司出品的纳米碳管混料就可使塑料制品具有104～109欧姆/平方米的表面电阻, 该公司的NTC系列材料出现的冷、热点最少, 适合用于高纯度的静电消散和静电喷涂混料。该公司还将纳米碳管加入到高抗冲聚苯乙烯、聚甲醛和其它种类的工程树脂中。NTC系列产品的定价比PAN品级纤维混料的价格要高出25%～100%。
LNP 公司则可供应高纯度静电消散材料———“超干净Stat- Kon”,即在PEEK和PEI材料中添加纳米碳管, 用以生产晶片盒和磁盘驱动元件。它的离子污染据说比碳纤维材料要低65%～90%。
而田柯纳(Ticona)公司可提供导电性PPS 系列材料,采用了一种非传统的碳导电体,这种新型物质据说具有许多纳米碳管的优点, 而且成本相当低。这种添加物和专门的合成技术据说可确保静电消散性能的精确“调校”。该材料也被人们形容为“干净”材料———不脱落且离子污染低, 还可除去气味, 用于生产液晶显示器、电子存储介质和微电子包装盒等。
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