PEEK〔聚醚醚酮〕是一种性能很好热塑性聚合物,其导电性能主要取决于材料具体类型、组成。
1. 纯 PEEK 导电性
纯 PEEK 本身是优良不导电体,其电导率极低,通常于 10⁻¹⁵ S/cm 左右。体积电阻率于 10¹⁵–10¹⁶ Ω·cm 范围。因此,于电气用途中,纯 PEEK 通被视为不导电材料。
2. 导电 PEEK 复合材料
为了获得导电性,通常会于 PEEK 基体中添加导电填料,形成复合材料。这类材料电导率可以跨越不导电体、半导体到导体范围。
常用填料:包括碳纳米管〔CNT〕、石墨烯纳米片〔GNP〕、膨胀石墨〔EG〕、碳纤维。
导电性能提升:添加填料后,电导率可大幅增强。例如,添加 5% 、 10% 石墨烯〔G〕 PEEK 复合材料,电导率分别达到 2×10⁻³ S/cm 、 2.8×10⁻³ S/cm,比纯 PEEK 高出约 12 个数量级,进入半导体范围。
渗流阈值:导电填料要达到一定含量〔渗流阈值〕才能形成导电网络。有研究指出,通过相容化处理,碳纳米管渗流阈值可低至 0.1 wt%。
影响因素:复合材料最终电导率受填料类型、含量、分散均匀性、加工工艺还有温度、压力外部条件影响。
3. 磺化 PEEK (sPEEK) 导电性
经过磺化处理 PEEK〔sPEEK〕可用于质子交换膜〔如燃料电池〕。其电导率、磺化度〔DS〕密切相关,磺化度越高,通常质子电导率也越高。这类材料导电机制是离子〔质子〕传导,而非传导。
总结
PEEK 材料导电性能可根据需求进行设计、调整:
不导电用途:使用纯 PEEK,具有极高电阻率。
导电/半导电用途:通过添加碳基导电填料制备复合材料,电导率可提升多个数量级。
质子传导用途:使用磺化 PEEK〔sPEEK〕,其质子电导率随磺化度增加而增强。
因此,于讨论 PEEK 导电性能时,必须明确是指纯树脂还是经过改性复合材料。
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