塑料制品因其耐腐蝕，結構輕巧，成型方便，易于加工和設計，廣泛應用于工業和生活的各個方面，現代生活離不開塑料。

但是塑料基本都是絕緣體，塑料與其他材料接觸或者摩擦后，由于不能將產生的電荷傳遞出去，都會在表面產生靜電荷，導致靜電積累。不同塑料產生靜電荷的難易程度與其表面電阻有關，表面電阻越大，漏電越少，表面靜電釋放難度也越大。表面靜電的積累會給人們的生活和工業活動帶來不舒適感受甚至危險，比如帶靜電表面容易吸附灰塵，易燃燒易爆物品會因為靜電引起爆炸燃燒，與人體接觸的靜電放電會引起疼痛，靜電會干擾電子設備的正常工作，靜電會擊穿昂貴精密電子儀器。因此，如何消除各種塑料制品的表面靜電危害，是塑料工業一直存在的一個基本需求。如何簡單、低成本的情況下，就可以滿足此要求，存在巨大市場。

塑料制品消除靜電的常見方法有，使用導電填料填充法、導電裝置法、抗靜電劑法。采用抗靜電劑消除塑料制品的靜電，有外部涂敷法和內部添加法。外涂覆抗靜電劑含有親水和親油基團，親油基團吸附在塑料表面，其親水基團容易吸附環境的微量水分，從而構成一個導電層，可以釋放表面電荷。在一些加工溫度高的塑料中，例如PC、PET、聚砜等，也使用外涂覆抗靜電劑。內添加抗靜電劑其原理也是通過制品成型后，抗靜電劑的極性基團（親水基團）向著空氣一側排列，形成單分子導電層，吸附空氣里的水分，形成均勻導電層。

常見的低分子型抗靜電劑親水極性基團有：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的陰離子，胺鹽、季銨鹽的陽離子，以及-OH、-O-等基團，常用的非極性基團（即親油基或疏水基）有：烷基、烷芳基等，從而形成了常用的五種基本類型的抗靜電劑，即胺的衍生物，季銨鹽，硫酸酯、磷酸脂以及聚乙二醇的衍生物。國內很多公司能做此類產品，但是其不能長期起作用，容易失效，而且不同氣候環境、不同濕度表面電阻率也不一樣，不耐高溫，容易遷移等等，有很多問題。國產低分子型抗靜電劑優點是價格便宜，但效果不穩定，比較低端。尤其是，在干燥的空氣環境中，抗靜電效果非常差。

由于低分子型防靜電劑穩定性差，國際上目前的主攻方向為高分子型防靜電劑。國外的阿科瑪、巴斯夫、三洋、阿克蘇諾貝爾、杜邦等公司，都能生產高端的高分子型抗靜電劑，可以部分解決國產抗靜電劑的問題。高分子型防靜電劑亦可稱為永久性防靜電劑，它不會像低分子型防靜電劑那樣水洗后或長時間使用后便喪失導電性，不遷移，不受環境濕度影響。高分子型防靜電劑分為聚醚型和離子型，生產廠家主要集中在日本、瑞士和美國。國外相關公司基本都是大型跨國企業，技術先進、資金雄厚，永久型的高分子防靜電劑20年前就已經有了成熟的技術。而我國相關公司，基本實力單薄、研發微弱，我國的防靜電劑的研制和生產與國外跨國大公司存在巨大差距。我國高分子防靜電劑的生產還沒能形成氣候，國內市場的需求基本上是進口產品壟斷的。高分子型防靜電劑生產技術難度大、門檻高，我國是電子電氣及其零配件的生產大國，特別是在電子零配件生產和加工集中的地區，對防靜電塑料存在巨大市場需求。此外，高分子型的防靜電劑存在添加量大（10%-25%添加量），價格高（要100多人民幣每公斤），以及影響制品本體性能等問題，中國市場迫切需要更先進、更有性價比的國產化解決方案。

以碳系導電物質為導電添加劑，用傳統塑料的方式進行混煉加工的碳系物填充導電塑料是用途廣廣泛和使用量很大的另外一類導電/抗靜電塑料。可以用于導電塑料的碳系填充物，包括導電炭黑、乙炔黑、碳納米管、石墨粉、碳纖維、石墨烯等。爐法導電炭黑和乙炔黑是最傳統導電碳材料，光是中國國內每年生產量超過數萬噸，生產廠家眾多。導電炭黑根據不同規格，價格在10-800元每公斤，進口導電炭黑在40-800元每公斤。目前我國電線電纜用導電炭黑的市場容量約為3.8萬噸左右，導電涂料、電子元件、抗靜電油墨、導電膜等領域導電炭黑的需求量約為2萬噸左右。通常國產導電炭黑需要填充15%-30%在塑料里，進口導電炭黑需要填充8%-15%左右在塑料里，導致塑料力學性能損失較大，而且表面容易掉炭黑顆粒。

碳納米管和石墨烯是新一代碳系導電材料，突出優點是填充量比炭黑少，對塑料的力學性能損傷小。國產碳納米管導電性和分散性比進口的差，加工性能不好，性價比低，不少型號碳納米管需要添加3%-8%在塑料里，才能達到與國外公司相同效果。而且使用通用的塑料加工方法得到的國產碳納米管導電塑料，表面不光滑，有凸點，處于價值鏈的低端。相反，國外公司技術和資金雄厚，一般都是大公司，他們有專利技術、專用設備、保密分散劑等對碳納米管進行專業加工，國內碳納米管導電塑料技術落后于外國。以使用量較大的歐洲碳納米管公司產品為對比例，使用通用的塑料加工方法和設備填充2%wt在PC塑料里，就可以達到表面電阻率10⁴Ohm/sq，加工性能較好，且制品表面光滑。其添加量，只要傳統炭黑填料的1/5-1/15，性能突出。因為應用技術水平低、表面有疙瘩、分散性差和價格高等原因，在國內碳納米管導電塑料的使用目前還較少見，國內還是以炭黑系的導電塑料為主。

石墨烯是頂著明星光環，閃耀登場的新一代導電碳材料。不過，目前市場上還很少有石墨烯的大噸位工業應用，已經搭好的石墨烯產業園平臺還得不到有效利用，已成立的石墨烯公司大部分處于虧損狀態。實際上以通用石墨礦物為原料，很難大批量獲得高品質、高導電性石墨烯材料。從技術上分析，通常石墨烯粉體因為是二維平面片層結構，受到外力擠壓的時候，很容易片層之間二次疊合，這也導致石墨烯粉體很難和傳統塑料加工兼容，不易通過雙螺桿擠出機直接加工的方式，得到石墨烯填充導電塑料。筆者嘗試過多家公司和多種類型石墨烯，直接和塑料一起混煉的話，通常需要3%-8%填充量才能達到導電性。石墨烯價格比碳納米管貴，填充量又比碳納米管多，目前在導電塑料領域應用很少見。

經過10多年理論和工廠實踐，通過借鑒傳統碳材料——導電炭黑、碳纖維、碳納米管、碳纖維、石墨烯、活性炭等材料的工藝原理，趙社濤創新開發了超高導電性納米碳材料量產工藝。通過一定工藝條件下，控制納米碳材料生成含三維石墨烯結構，即可大批量且低成本制成超高導電性納米碳材料。

超高導電性含三維石墨烯結構的納米碳材料粉體

使用目前塑料行業通用的標準加工工藝，添加少量自制的超分散劑ZT3000，270℃直接熔融共混趙社濤自制的超高導電性納米碳材料粉體和PC塑料粒子，經混煉后加工成厚度1mm測試片，測試其導電性。

超高導電納米碳材料填充PC塑料表面電阻率數據曲線，1mm厚度PC測試片

熔融共混添加0.2%重量比含三維石墨烯結構的納米碳材料到PC塑料里，在超低添加量下，即可賦予PC塑料導電性。而且，加工過程可以兼容傳統塑料工業的加工方式。極低的添加量，可以獲得力學強度損失最少的導電塑料。在達到相同導電效果的情況下，其添加量大致是進口導電炭黑的1/25—1/50，大致是進口碳納米管的1/10，大致是普通石墨烯粉體的1/10—1/30。這是令人非常驚人的效果，是目前報道的最高水平之列，屬于國際先進水平。

左：0.2%wt填充的1mm厚度PC塑料測試片，右：0.3%wt填充的1mm厚度PC塑料測試片

為進一步驗證超高導電納米碳材料的廣泛適用性，隨機選取多種塑料都添加千分之5重量比，制成1mm厚度測試片，初步測試其導電性大致評估其潛力，各種加工條件和數據有待進一步優化：

可見其超低添加量下可以達到高導電性的特點，在不同塑料種類都能適用，具有廣泛性和普適性，不受基材限制，在大部分塑料里，添加千分之幾就可以達到導電性。而且能耐高溫、不遷移、耐水洗、不受環境濕度影響，具有永久性效果。

導電塑料制品主廣泛應用于以下領域：

（1）在電子、電器領域中作集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產過程中使用的防靜電周轉箱、IC及LCD托盤、IC封裝、晶片載體、薄膜袋等；（2）防爆產品的外殼及結構件，如：煤礦、油船、油田、粉塵及可燃氣體等場合中使用的電器產品外殼及結構件；（3）電熱膜、電暖纖維、地暖等電熱行業；（4）電線電纜；（5）電訊、電腦、自動化系統、工業用電子產品、消費用電子產品、汽車用電子產品等領域中的電器產品。多個應用領域加起來，具有每年百億級的下游應用市場。尤其受電子工業的推動，每年都在增長。

具有三維石墨烯結構的納米碳材料其添加量如此之低，而且其生產成本很低，在獲得抗靜電/導電性的時候，可以最大程度的保留塑料本身的力學強度。添加超高導電性納米碳材料的制品，可以耐高溫，耐水洗，不遷移，環境濕度對其表面電阻沒有任何影響，是長效、高性價比、永久型的抗靜電/導電/電磁屏蔽解決方案。可以廣泛應用在多種工業領域，大大優于各種進口抗靜電劑、導電炭黑、乙炔黑、通用碳納米管、石墨粉、石墨烯粉體等材料。這一革命性突破，可以打破國外在靜電問題解決方案和相關高端材料領域的壟斷地位，改變全球導電/抗靜電塑料市場競爭格局。

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