Hei acolo! Sunt un furnizor de materiale PLA și de multe ori sunt întrebat cum să îmbunătățesc conductivitatea electrică a PLA. În acest blog, voi împărtăși câteva idei pe baza experienței și a cunoștințelor mele din industrie.
În primul rând, să înțelegem ce este PLA. Acidul polilactic (PLA) este un poliester termoplastic biodegradabil derivat din resurse regenerabile precum amidonul de porumb sau cana de zahăr. Este utilizat pe scară largă în diverse industrii, inclusiv ambalaje, imprimare 3D și aplicații biomedicale, datorită bunurilor sale mecanice bune, biocompatibilității și procesabilității sale. Cu toate acestea, unul dintre dezavantajele sale este conductivitatea electrică slabă, care limitează utilizarea sa în unele aplicații electrice și electronice.
De ce să îmbunătățiți conductivitatea electrică a PLA?
Există mai multe motive pentru care s -ar putea să doriți să îmbunătățiți conductivitatea electrică a PLA. De exemplu, în domeniul electronicelor, polimerii conductori pot fi folosiți pentru ambalaje antistatice, interferențe electromagnetice (EMI) ecranare și dispozitive electronice flexibile. În câmpul biomedical, PLA conductoare ar putea fi utilizat pentru schele de inginerie a țesuturilor care pot stimula creșterea celulelor prin semnale electrice.
Metode pentru îmbunătățirea conductivității electrice
1. Adăugarea de umpluturi conductoare
Unul dintre cele mai comune moduri de a îmbunătăți conductivitatea electrică a PLA este prin adăugarea de umpluturi conductoare. Aceste umpluturi pot forma o rețea conductivă în matricea PLA, permițând electronilor să curgă mai ușor.
-
Umpluturi pe bază de carbon
- Nanotuburi de carbon (CNTS): CNT -urile sunt unul dintre cele mai eficiente umpluturi conductoare. Au o conductivitate electrică excelentă, un raport de aspect ridicat și proprietăți mecanice bune. Când sunt adăugate la PLA, chiar și în cantități mici (de obicei mai puțin de 5%în greutate), acestea pot îmbunătăți semnificativ conductivitatea electrică. Cu toate acestea, CNT -urile tind să se aglomerat, ceea ce poate afecta dispersia lor în matricea PLA. Pentru a depăși acest lucru, tehnicile de modificare a suprafeței pot fi utilizate pentru a -și îmbunătăți compatibilitatea cu PLA.
- Grafen: Grafenul este o altă umplutură promițătoare pe bază de carbon. Are o structură bidimensională cu o conductivitate electrică ridicată și rezistență mecanică. Similar cu CNT -urile, grafenul poate forma o rețea conductivă în PLA. Cu toate acestea, la fel ca CNT -urile, are și o tendință de aglomerare. Metodele de dispersie, cum ar fi amestecarea soluțiilor sau compunerea topirii cu surfactanții adecvați pot fi utilizate pentru a îmbunătăți dispersia acesteia în PLA.
- Negru de fum: Negrul de carbon este un umplutură conductiv utilizat pe scară largă, datorită costului scăzut și a unei conductibilitate electrică bună. Este format din particule fine de carbon cu o suprafață ridicată. Când sunt adăugate la PLA, particulele negre de carbon pot forma căi conductoare. Cantitatea de negru de carbon necesar pentru a atinge un anumit nivel de conductivitate este de obicei mai mare în comparație cu CNT -urile sau grafenul.
-
Umpluturi pe bază de metal
- Nanoparticule de argint: Nanoparticulele de argint au o conductivitate electrică ridicată și o bună stabilitate chimică. Acestea pot fi adăugate la PLA pentru a -și îmbunătăți conductivitatea electrică. Cu toate acestea, argintul este relativ scump, ceea ce limitează aplicarea sa pe scară largă.
- Nanoparticule de cupru: Nanoparticulele de cupru sunt o alternativă mai rentabilă la nanoparticulele de argint. De asemenea, au o conductivitate electrică bună. Cu toate acestea, nanoparticulele de cupru sunt predispuse la oxidare, ceea ce le poate reduce conductivitatea în timp. Tehnicile de acoperire de suprafață pot fi utilizate pentru a preveni oxidarea.
2. Amestecarea cu polimeri conductori
O altă abordare este amestecarea PLA cu polimeri conductori. Polimerii conductori, cum ar fi polianilina (PANI), polipirolul (PPY) și poli (3,4-etilendioxitiofen) (PEDOT), au o conductivitate electrică intrinsecă.
- Polyanilină (PANI): PANI este unul dintre cei mai studiați polimeri conductori. Are o conductivitate electrică bună, stabilitatea mediului și poate fi sintetizată cu ușurință. Când este amestecat cu PLA, PANI poate îmbunătăți conductivitatea electrică a amestecului. Cu toate acestea, compatibilitatea dintre PANI și PLA este adesea slabă, ceea ce poate duce la separarea fazelor. Compatibilizatoarele pot fi utilizate pentru a îmbunătăți compatibilitatea dintre cei doi polimeri.
- Polipirol (PPY): PPY este un alt polimer conductiv, cu o conductivitate electrică bună și stabilitate de mediu. Similar cu PANI, amestecarea PPY cu PLA poate îmbunătăți conductivitatea electrică a amestecului. Cu toate acestea, la fel ca PANI, compatibilitatea dintre PPY și PLA trebuie îmbunătățită.
- Poli (3,4-etilendioxitiofen) (PEDOT): PEDOT este un polimer conductiv cu conductivitate electrică ridicată, transparență și stabilitate. Poate fi amestecat cu PLA pentru a -și îmbunătăți conductivitatea electrică. PEDOT este adesea utilizat sub forma unui complex cu poli (stirenesulfonat) (PSS), care poate îmbunătăți solubilitatea și prelucrabilitatea acestuia.
3. Modificare chimică
Modificarea chimică a PLA poate fi, de asemenea, utilizată pentru a -și îmbunătăți conductivitatea electrică. Aceasta poate implica introducerea grupurilor funcționale conductive în molecula PLA.
- Altoi monomeri conductori: Monomerii conductori, cum ar fi anilina sau pirolul, pot fi altoiți pe coloana vertebrală PLA. Acest lucru poate fi obținut prin reacții chimice, cum ar fi polimerizarea radicalilor liberi sau polimerizarea radicală de transfer atom (ATRP). Monomerii conductori de altoire pe PLA pot introduce situri conductoare în polimer, îmbunătățindu -și conductivitatea electrică.
- Dopaj: Dopingul este un proces de introducere a impurităților într -un polimer pentru a -și schimba proprietățile electrice. Pentru PLA, doparea poate fi obținută prin adăugarea unor cantități mici de donatori de electroni sau acceptoare. De exemplu, iodul poate fi utilizat ca dopant pentru a îmbunătăți conductivitatea electrică a PLA.
Considerații pentru îmbunătățirea conductivității electrice
Atunci când încercați să îmbunătățiți conductivitatea electrică a PLA, există mai mulți factori de luat în considerare:
- Condiții de procesare: Condițiile de procesare, cum ar fi temperatura, rata de forfecare și timpul de amestecare, pot afecta dispersia umpluturilor conductoare sau compatibilitatea dintre polimeri într -un amestec. Condițiile optime de procesare trebuie determinate pentru a asigura o bună dispersie și performanță.
- Proprietăți mecanice: Îmbunătățirea conductivității electrice a PLA poate avea un impact asupra proprietăților sale mecanice. De exemplu, adăugarea unei cantități mari de umpluturi conductoare poate reduce rezistența mecanică și flexibilitatea PLA. Prin urmare, un echilibru trebuie lovit între conductivitatea electrică și proprietățile mecanice.
- Cost: Costul umpluturilor conductoare sau ale polimenților conductori utilizați pentru a îmbunătăți conductivitatea electrică a PLA poate fi un factor semnificativ. Unele umpluturi conductoare, cum ar fi CNT -urile și nanoparticulele de argint, sunt relativ costisitoare. Prin urmare, trebuie luate în considerare soluții rentabile.
Produsele noastre
În calitate de furnizor de materiale PLA, oferim o serie de produse PLA de înaltă calitate. De asemenea, avem experiență în dezvoltarea compozitelor PLA cu o conductivitate electrică îmbunătățită. Dacă vă intereseazăPbat pla,Amidon de porumb pbat, sauPLA PBS amestecă, nu ezitați să ne contactați pentru mai multe informații. Putem lucra cu dvs. pentru a dezvolta soluții personalizate pentru a satisface cerințele dvs. specifice.
În concluzie, îmbunătățirea conductivității electrice a PLA este un domeniu important de cercetare și dezvoltare. Prin utilizarea umpluturilor conductoare, amestecarea cu polimeri conductori sau modificarea chimică, conductivitatea electrică a PLA poate fi îmbunătățită semnificativ. Cu toate acestea, trebuie să se acorde o atenție atentă condițiilor de procesare, proprietăților mecanice și costurilor. Dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de asistență suplimentară, nu ezitați să ajungeți. Să lucrăm împreună pentru a găsi cea mai bună soluție pentru nevoile dvs.
Referințe
- G. Zhang, și colab., "Conductivitatea electrică îmbunătățită a compozitelor cu acid polilactic prin încorporarea nanotuburilor de carbon și a nanosheet -urilor grafenului", Composite Partea A: Applied Science and Manufacturing, vol. 75, p. 112-120, 2015.
- J. Wang, și colab., „Amestecă de acid polianilină/polilactică conductoare: preparare, proprietăți și aplicații”, Progress in Polymer Science, Vol. 38, p. 169-188, 2013.
- S. Li, și colab., „Modificarea chimică a acidului polilactic pentru o conductivitate electrică îmbunătățită”, Polymer Chemistry, vol. 5, pp. 3231-3239, 2014.