 Одним из самых важных технологических достижений в области производства пластмасс во второй половине двадцатого века стало все большее замещение металлических материалов. Пластмассы создавались так, чтобы их рабочие параметры превзошли подобные характеристики сталей и других структурных металлов за счет обеспечения жесткости и прочности при меньшей массе и затратах. Это позволило заменить металлы пластиком в области структурных применений, но основным преимуществом металлов по сравнению с пластмассами является электрическая проводимость. Хотя исключительно хорошие электрические изолирующие свойства полимеров позволили широко применять пластмассы в самых важных областях. 
Виды проводящих полимеров
К проводящим полимерам относятся: наполненные проводником пластмассы; полимеры, проводящие от природы (inherently conductive polymers – ICP); и третья группа – высокоспециализированных полимеров, ICP, у которых есть и электрические и оптические параметры (электро-оптические полимеры). Доминирующие на рынке проводящих полимеров – наполненные проводником пластмассы представляют собой традиционные пластмассы, почти все они термопласты, содержащие такие наполнители, как порошковые металлы (нержавеющая сталь, серебро, медь, золото) или углерод (как правило, сажа или углеволокно, но все чаще используются нанотрубки и прочие наноразмерные материалы), которые делают пластмассы проводимыми. После введения добавок ICP сами становятся способными проводить электричество через полимерную цепь, состоящую из системы сопряженных одинарных и двойных связей (попеременно одинарные и двойные), которая обеспечивает делокализацию электронов. Проводимость ICP может быть модифицирована или увеличена на несколько порядков за счет таких факторов, как: введение добавок; количество и природа добавляемого вещества; химические изменения полимерной цепи. Эти проводящие полимеры могут быть использованы в сочетании с традиционными пластиками в виде композитов, смесей и ламинатов. Электоро-оптические полимеры представляют собой ICP, которые развивают свои оптические характеристики под воздействием электрического поля. Наиболее распространенными полимерами, используемыми в современных ICP и электро-оптических полимерах, являются полианилины; политиофены, включая полиэтилендиокситиофен; полипирролы; полифениленвинилены; и полифлуорены.
Таблица 1. Полимеры, проводящие от природы и электро-оптические полимеры. | Свойства | Материал | | Полимеры, проводящие от природы (ICP) | Полианилины | | Политиофены | | Полипирролы | | Поли(3,4-этилендиокситиофен) | | Политиоацетилены | | Электролюминесцентные материалы | Полифениленвинилены | | Цианополипропиленвинилены | | Полифлуорены | | Полифлуоренэтинилены | | Батокупроин | | Европий, триплетные эмиттеры | | Рубрены | | Введение дырок | Полианилины | | Поли(3,4-этилендиокситиофен) | | Фталоцианин меди | | Tетрациано материалы | | Дырочный транспорт | Полифениленвинилены | | Поливинилнафталин | | Полиариламины | | Фталоцианин титана | | Полупроводниковые олигомеры | Олиготиофены | | Прочие небольшие органические молекулы | | Пентацин |
Рынок проводящих полимеров
Проводящие компаунды (или наполненные проводящие полимеры) играют решающую роль в успешном распространении и миниатюризации электронных приборов. Под воздействием необходимости обеспечения чувствительных электронных приборов недорогим средством защиты от угрозы электростатического разряда и интерференции электромагнитных полей или радиочастот, рынок полимеров с электрической проводимостью, образованных из термопластов и проводящих наполнителей, стал большим и очень активным. В то же время дополняющий его рынок полимеров, которые проводят электричество без помощи наполнителей, вызывает большую активность и привлекает всеобщее внимание в качестве основы для приборов будущего, таких как недорогие маркировочные бирки с радиочастотной информацией, электронные документы, легкие солнечные батареи, датчики, материалы с памятью, приводы и искусственные мышцы. Таблица 2. Рынок проводящих полимеров Северной Америки. | Материалы | Объем рынка, млн. долл | | 2006 | 2011 | Средний рост в год (2006-2011), % | | Проводящие наполненные полимеры | 655 | 985 | 8,4 | | Полимеры, проводящие от природы – ICP | 190 | 815 | 34,0 | | Итого | 845 | 1700 | 15,2 |
Эксперты в этой области оценивают общий рынок проводящих полимеров Северной Америки в 845 млн. долл. в 2006 г. Ожидается, что этот рынок, дающий прирост (среднегодовой темп роста) в 9,9% и 15,2% по объему и стоимости соответственно, достигнет примерно 1,7 млрд. долл. к 2011 г. На рынке преобладают проводящие пластмассовые компаунды, тем не менее, в течение последующих пяти лет ICP, имеющие более высокие темпы роста, увеличат свое присутствие на рынке по объему и, что еще существеннее, в долларовом выражении.
Бурный рост производства чувствительных электронных приборов, все возрастающая потребность защитить их с электростатической/электромагнитной точек зрения и возникновение удивительных новых технологий стимулировали развитие научно-исследовательской и конструкторской деятельности с соответствующим финансированием, а также возникновение многочисленных технических и корпоративных союзов. Хотя рынок ICP все еще остается формирующимся рынком, он проникает на рынок традиционных наполненных проводящих материалов, в основном, в области электростатической упаковки, которая является основным рынком сбыта для проводящих пластмасс. В настоящее время наиболее распространенным применением ICP является использование в органических светоизлучающих диодах. К числу других применений проводящих пластмасс относятся: покрытия, устойчивые к воздействию коррозии; электростатические окрашиваемые пластмассы; батареи; конденсаторы; транзисторы; датчики; солнечные батареи и прочие потенциальные применения.
|
