塑料制品因其耐腐蝕，結(jié)構(gòu)輕巧，成型方便，易于加工和設(shè)計，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和生活的各個方面，現(xiàn)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(chǎn)生的電荷傳遞出去，都會在表面產(chǎn)生靜電荷，導(dǎo)致靜電積累。不同塑料產(chǎn)生靜電荷的難易程度與其表面電阻有關(guān)，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(yè)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(shè)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(yè)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(dǎo)電填料填充法、導(dǎo)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(nèi)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(huán)境的微量水分，從而構(gòu)成一個導(dǎo)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(nèi)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(cè)排列，形成單分子導(dǎo)電層，吸附空氣里的水分，形成均勻?qū)щ妼印?/span>

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(nèi)很多公司能做此類產(chǎn)品，但是其不能長期起作用，容易失效，而且不同氣候環(huán)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(chǎn)低分子型抗靜電劑優(yōu)點是價格便宜，但效果不穩(wěn)定，比較低端。尤其是，在干燥的空氣環(huán)境中，抗靜電效果非常差。

由于低分子型防靜電劑穩(wěn)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(chǎn)高端的高分子型抗靜電劑，可以部分解決國產(chǎn)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(dǎo)電性，不遷移，不受環(huán)境濕度影響。高分子型防靜電劑分為聚醚型和離子型，生產(chǎn)廠家主要集中在日本、瑞士和美國。國外相關(guān)公司基本都是大型跨國企業(yè)，技術(shù)先進、資金雄厚，永久型的高分子防靜電劑20年前就已經(jīng)有了成熟的技術(shù)。而我國相關(guān)公司，基本實力單薄、研發(fā)微弱，我國的防靜電劑的研制和生產(chǎn)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(chǎn)還沒能形成氣候，國內(nèi)市場的需求基本上是進口產(chǎn)品壟斷的。高分子型防靜電劑生產(chǎn)技術(shù)難度大、門檻高，我國是電子電氣及其零配件的生產(chǎn)大國，特別是在電子零配件生產(chǎn)和加工集中的地區(qū)，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(chǎn)化解決方案。

以碳系導(dǎo)電物質(zhì)為導(dǎo)電添加劑，用傳統(tǒng)塑料的方式進行混煉加工的碳系物填充導(dǎo)電塑料是用途廣廣泛和使用量很大的另外一類導(dǎo)電/抗靜電塑料。可以用于導(dǎo)電塑料的碳系填充物，包括導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、碳納米管、石墨粉、碳纖維、石墨烯等。爐法導(dǎo)電炭黑和乙炔黑是最傳統(tǒng)導(dǎo)電碳材料，光是中國國內(nèi)每年生產(chǎn)量超過數(shù)萬噸，生產(chǎn)廠家眾多。導(dǎo)電炭黑根據(jù)不同規(guī)格，價格在10-800元每公斤，進口導(dǎo)電炭黑在40-800元每公斤。目前我國電線電纜用導(dǎo)電炭黑的市場容量約為3.8萬噸左右，導(dǎo)電涂料、電子元件、抗靜電油墨、導(dǎo)電膜等領(lǐng)域?qū)щ娞亢诘男枨罅考s為2萬噸左右。通常國產(chǎn)導(dǎo)電炭黑需要填充15%-30%在塑料里，進口導(dǎo)電炭黑需要填充8%-15%左右在塑料里，導(dǎo)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(dǎo)電材料，突出優(yōu)點是填充量比炭黑少，對塑料的力學性能損傷小。國產(chǎn)碳納米管導(dǎo)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(chǎn)碳納米管導(dǎo)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(shù)和資金雄厚，一般都是大公司，他們有專利技術(shù)、專用設(shè)備、保密分散劑等對碳納米管進行專業(yè)加工，國內(nèi)碳納米管導(dǎo)電塑料技術(shù)落后于外國。以使用量較大的歐洲碳納米管公司產(chǎn)品為對比例，使用通用的塑料加工方法和設(shè)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(tǒng)炭黑填料的1/5-1/15，性能突出。因為應(yīng)用技術(shù)水平低、表面有疙瘩、分散性差和價格高等原因，在國內(nèi)碳納米管導(dǎo)電塑料的使用目前還較少見，國內(nèi)還是以炭黑系的導(dǎo)電塑料為主。

石墨烯是頂著明星光環(huán)，閃耀登場的新一代導(dǎo)電碳材料。不過，目前市場上還很少有石墨烯的大噸位工業(yè)應(yīng)用，已經(jīng)搭好的石墨烯產(chǎn)業(yè)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(tài)。實際上以通用石墨礦物為原料，很難大批量獲得高品質(zhì)、高導(dǎo)電性石墨烯材料。從技術(shù)上分析，通常石墨烯粉體因為是二維平面片層結(jié)構(gòu)，受到外力擠壓的時候，很容易片層之間二次疊合，這也導(dǎo)致石墨烯粉體很難和傳統(tǒng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)電塑料領(lǐng)域應(yīng)用很少見。

經(jīng)過10多年理論和工廠實踐，通過借鑒傳統(tǒng)碳材料——導(dǎo)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(chuàng)新開發(fā)了超高導(dǎo)電性納米碳材料量產(chǎn)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(jié)構(gòu)，即可大批量且低成本制成超高導(dǎo)電性納米碳材料。

超高導(dǎo)電性含三維石墨烯結(jié)構(gòu)的納米碳材料粉體

使用目前塑料行業(yè)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(dǎo)電性納米碳材料粉體和PC塑料粒子，經(jīng)混煉后加工成厚度1mm測試片，測試其導(dǎo)電性。

超高導(dǎo)電納米碳材料填充PC塑料表面電阻率數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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(dǎo)電性。而且，加工過程可以兼容傳統(tǒng)塑料工業(yè)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(dǎo)電塑料。在達到相同導(dǎo)電效果的情況下，其添加量大致是進口導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)電性大致評估其潛力，各種加工條件和數(shù)據(jù)有待進一步優(yōu)化：

可見其超低添加量下可以達到高導(dǎo)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(dǎo)電性。而且能耐高溫、不遷移、耐水洗、不受環(huán)境濕度影響，具有永久性效果。

導(dǎo)電塑料制品主廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

（1）在電子、電器領(lǐng)域中作集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產(chǎn)過程中使用的防靜電周轉(zhuǎn)箱、IC及LCD托盤、IC封裝、晶片載體、薄膜袋等；（2）防爆產(chǎn)品的外殼及結(jié)構(gòu)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(chǎn)品外殼及結(jié)構(gòu)件；（3）電熱膜、電暖纖維、地暖等電熱行業(yè)；（4）電線電纜；（5）電訊、電腦、自動化系統(tǒng)、工業(yè)用電子產(chǎn)品、消費用電子產(chǎn)品、汽車用電子產(chǎn)品等領(lǐng)域中的電器產(chǎn)品。多個應(yīng)用領(lǐng)域加起來，具有每年百億級的下游應(yīng)用市場。尤其受電子工業(yè)的推動，每年都在增長。

具有三維石墨烯結(jié)構(gòu)的納米碳材料其添加量如此之低，而且其生產(chǎn)成本很低，在獲得抗靜電/導(dǎo)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(dǎo)電性納米碳材料的制品，可以耐高溫，耐水洗，不遷移，環(huán)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(dǎo)電/電磁屏蔽解決方案。可以廣泛應(yīng)用在多種工業(yè)領(lǐng)域，大大優(yōu)于各種進口抗靜電劑、導(dǎo)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(guān)高端材料領(lǐng)域的壟斷地位，改變?nèi)驅(qū)щ?抗靜電塑料市場競爭格局。

需要免費獲取超高導(dǎo)電納米碳材料粉體樣品，或想投資此項目，請聯(lián)系趙社濤，TEL：18252972115。