ฉันจะปรับปรุงการนำไฟฟ้าของวัสดุ PLA ได้อย่างไร

เฮ้ ฉันเป็นซัพพลายเออร์ของวัสดุ PLA และฉันมักจะถูกถามว่าจะปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA ได้อย่างไร ในบล็อกนี้ฉันจะแบ่งปันข้อมูลเชิงลึกตามประสบการณ์และความรู้ในอุตสาหกรรมของฉัน

ก่อนอื่นเรามาเข้าใจกันว่า PLA คืออะไร Polylactic acid (PLA) เป็นโพลีเอสเตอร์เทอร์โมพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ได้จากทรัพยากรทดแทนเช่นแป้งข้าวโพดหรืออ้อย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงบรรจุภัณฑ์การพิมพ์ 3 มิติและการใช้งานด้านชีวการแพทย์เนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ดีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการประมวลผล อย่างไรก็ตามหนึ่งในข้อเสียของมันคือการนำไฟฟ้าที่ไม่ดีซึ่ง จำกัด การใช้งานในการใช้งานทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

ทำไมต้องปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA?

มีสาเหตุหลายประการที่คุณอาจต้องการปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA ตัวอย่างเช่นในสาขาอิเล็กทรอนิกส์โพลีเมอร์นำไฟฟ้าสามารถใช้สำหรับบรรจุภัณฑ์ป้องกันการป้องกันการรบกวนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่น ในสาขาชีวการแพทย์สามารถใช้ PLA นำไฟฟ้าสำหรับนั่งร้านวิศวกรรมเนื้อเยื่อที่สามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ผ่านสัญญาณไฟฟ้า

วิธีการปรับปรุงการนำไฟฟ้า

1. การเพิ่มฟิลเลอร์นำไฟฟ้า

หนึ่งในวิธีที่พบบ่อยที่สุดในการปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA คือการเพิ่มฟิลเลอร์นำไฟฟ้า ฟิลเลอร์เหล่านี้สามารถสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าภายในเมทริกซ์ PLA ทำให้อิเล็กตรอนไหลได้ง่ายขึ้น

ฟิลเลอร์ที่ใช้คาร์บอน
- ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs): CNTs เป็นหนึ่งในฟิลเลอร์นำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด พวกเขามีค่าการนำไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมอัตราส่วนที่สูงและคุณสมบัติเชิงกลที่ดี เมื่อเพิ่มลงใน PLA แม้ในปริมาณเล็กน้อย (โดยปกติจะน้อยกว่า 5 wt%) พวกเขาสามารถปรับปรุงค่าไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม CNTs มีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อการกระจายตัวของพวกเขาในเมทริกซ์ PLA เพื่อเอาชนะสิ่งนี้เทคนิคการปรับเปลี่ยนพื้นผิวสามารถใช้เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้กับ PLA
- กราฟีน: กราฟีนเป็นอีกหนึ่งฟิลเลอร์ที่มีคาร์บอนที่มีแนวโน้ม มันมีโครงสร้างสองมิติที่มีการนำไฟฟ้าสูงและความแข็งแรงเชิงกล เช่นเดียวกับ CNTs กราฟีนสามารถสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าใน PLA อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับ CNTs มันยังมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน วิธีการกระจายตัวเช่นการผสมสารละลายหรือการหลอมรวมกับสารลดแรงตึงผิวที่เหมาะสมสามารถใช้เพื่อปรับปรุงการกระจายตัวใน PLA
- คาร์บอนแบล็ก: คาร์บอนแบล็กเป็นฟิลเลอร์นำไฟฟ้าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากต้นทุนต่ำและการนำไฟฟ้าที่ดี ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กของคาร์บอนที่มีพื้นที่ผิวสูง เมื่อเพิ่มลงใน PLA อนุภาคคาร์บอนแบล็กสามารถสร้างเส้นทางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้ ปริมาณของคาร์บอนแบล็กที่จำเป็นเพื่อให้ได้ค่าการนำไฟฟ้าในระดับหนึ่งมักจะสูงกว่าเมื่อเทียบกับ CNT หรือกราฟีน
ฟิลเลอร์ที่ใช้โลหะ
- อนุภาคนาโนเงิน: อนุภาคนาโนเงินมีค่าไฟฟ้าสูงและความเสถียรทางเคมีที่ดี พวกเขาสามารถเพิ่มลงใน PLA เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเงินค่อนข้างแพงซึ่ง จำกัด การใช้งานขนาดใหญ่
- อนุภาคนาโนทองแดง: อนุภาคนาโนทองแดงเป็นทางเลือกที่คุ้มค่ากว่าสำหรับอนุภาคนาโนเงิน พวกเขายังมีการนำไฟฟ้าที่ดี อย่างไรก็ตามอนุภาคนาโนทองแดงมีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันซึ่งสามารถลดค่าการนำไฟฟ้าได้เมื่อเวลาผ่านไป เทคนิคการเคลือบผิวสามารถใช้เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน

2. ผสมกับโพลีเมอร์นำไฟฟ้า

อีกวิธีหนึ่งคือการผสมผสาน PLA เข้ากับโพลีเมอร์นำไฟฟ้า โพลีเมอร์นำไฟฟ้าเช่น polyaniline (PANI), polypyrrole (PPY) และโพลี (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) มีการนำไฟฟ้าที่แท้จริง

polyaniline (pani): PANI เป็นหนึ่งในโพลีเมอร์นำไฟฟ้าที่ศึกษามากที่สุด มันมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีความมั่นคงด้านสิ่งแวดล้อมและสามารถสังเคราะห์ได้ง่าย เมื่อผสมผสานกับ PLA PANI สามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้าของการผสมผสาน อย่างไรก็ตามความเข้ากันได้ระหว่าง PANI และ PLA มักจะแย่ซึ่งสามารถนำไปสู่การแยกเฟส Compatibilizers สามารถใช้เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้ระหว่างโพลีเมอร์ทั้งสอง
polypyrrole (ppy): PPY เป็นพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่มีการนำไฟฟ้าที่ดีและความมั่นคงด้านสิ่งแวดล้อม เช่นเดียวกับ PANI การผสม PPY กับ PLA สามารถเพิ่มการนำไฟฟ้าของการผสมผสาน อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับ PANI ความเข้ากันได้ระหว่าง PPY และ PLA จะต้องมีการปรับปรุง
โพลี (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT): PEDOT เป็นพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่มีค่าไฟฟ้าสูงความโปร่งใสและความเสถียร มันสามารถผสมกับ PLA เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้า PEDOT มักจะใช้ในรูปแบบของคอมเพล็กซ์ที่มีโพลี (styrenesulfonate) (PSS) ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการละลายและความสามารถในการประมวลผล

3. การปรับเปลี่ยนสารเคมี

การปรับเปลี่ยนสารเคมีของ PLA ยังสามารถใช้เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้า สิ่งนี้สามารถเกี่ยวข้องกับการแนะนำกลุ่มฟังก์ชันนำไฟฟ้าเข้าสู่โมเลกุล PLA

การปลูกถ่ายอวัยวะโมโนเมอร์นำไฟฟ้า: โมโนเมอร์นำไฟฟ้าเช่น Aniline หรือ Pyrrole สามารถกราฟต์ลงบนกระดูกสันหลัง PLA สิ่งนี้สามารถทำได้ผ่านปฏิกิริยาทางเคมีเช่นโพลีเมอไรเซชันอนุมูลอิสระหรือการถ่ายโอนอะตอมโพลีเมอไรเซชันอนุมูลอิสระ (ATRP) การปลูกถ่ายอวัยวะโมโนเมอร์นำไปสู่ PLA สามารถแนะนำไซต์นำไฟฟ้าเข้าไปในพอลิเมอร์ปรับปรุงการนำไฟฟ้า
การเจือจาง: ยาสลบเป็นกระบวนการแนะนำสิ่งสกปรกในโพลิเมอร์เพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้า สำหรับ PLA สามารถเติมสารเติมน้ำมันได้โดยการเพิ่มผู้บริจาคอิเล็กตรอนจำนวนเล็กน้อยหรือตัวรับ ตัวอย่างเช่นไอโอดีนสามารถใช้เป็นเจือปนเพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA

ข้อควรพิจารณาสำหรับการปรับปรุงการนำไฟฟ้า

เมื่อพยายามปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณา:

เงื่อนไขการประมวลผล: เงื่อนไขการประมวลผลเช่นอุณหภูมิอัตราการเฉือนและเวลาผสมอาจส่งผลกระทบต่อการกระจายตัวของฟิลเลอร์นำไฟฟ้าหรือความเข้ากันได้ระหว่างโพลีเมอร์ในการผสมผสาน ต้องมีการพิจารณาเงื่อนไขการประมวลผลที่ดีที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายและประสิทธิภาพที่ดี
คุณสมบัติเชิงกล: การปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA อาจมีผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกล ตัวอย่างเช่นการเพิ่มฟิลเลอร์นำไฟฟ้าจำนวนมากอาจลดความแข็งแรงเชิงกลและความยืดหยุ่นของ PLA ดังนั้นจึงต้องมีความสมดุลระหว่างการนำไฟฟ้าและคุณสมบัติเชิงกล
ค่าใช้จ่าย: ค่าใช้จ่ายของฟิลเลอร์นำไฟฟ้าหรือโพลีเมอร์นำไฟฟ้าที่ใช้ในการปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA อาจเป็นปัจจัยสำคัญ ฟิลเลอร์นำไฟฟ้าบางชนิดเช่น CNTs และอนุภาคนาโนเงินมีราคาค่อนข้างแพง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาโซลูชันที่มีประสิทธิภาพ

ผลิตภัณฑ์ของเรา

ในฐานะผู้จัดหาวัสดุ PLA เรานำเสนอผลิตภัณฑ์ PLA คุณภาพสูงหลากหลายชนิด นอกจากนี้เรายังมีประสบการณ์ในการพัฒนาคอมโพสิต PLA ด้วยการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น หากคุณสนใจในPbat Pla-แป้งข้าวโพด pbat pla, หรือPLA PBS ผสมผสานอย่าลังเลที่จะติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม เราสามารถทำงานร่วมกับคุณเพื่อพัฒนาโซลูชันที่กำหนดเองเพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะของคุณ

โดยสรุปการปรับปรุงการนำไฟฟ้าของ PLA เป็นพื้นที่สำคัญของการวิจัยและพัฒนา โดยการใช้ฟิลเลอร์นำไฟฟ้าผสมกับโพลีเมอร์นำไฟฟ้าหรือการดัดแปลงทางเคมีการนำไฟฟ้าของ PLA สามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตามต้องมีการพิจารณาอย่างรอบคอบกับเงื่อนไขการประมวลผลคุณสมบัติทางกลและค่าใช้จ่าย หากคุณมีคำถามใด ๆ หรือต้องการความช่วยเหลือเพิ่มเติมอย่าลังเลที่จะติดต่อ มาทำงานร่วมกันเพื่อค้นหาทางออกที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการของคุณ

การอ้างอิง

G. Zhang, et al., "การนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของคอมโพสิตกรด polylactic โดยการรวมท่อนาโนคาร์บอนและ nanosheets กราฟีน" คอมโพสิตส่วน A: วิทยาศาสตร์ประยุกต์และการผลิตฉบับที่ 5 75, pp. 112-120, 2015
J. Wang, et al., "Polyaniline/polylactic acid ผสม: การเตรียมคุณสมบัติและการใช้งาน" ความคืบหน้าในวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ฉบับ 38, pp. 169-188, 2013
S. Li, et al., "การปรับเปลี่ยนสารเคมีของกรด polylactic เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้า" เคมีพอลิเมอร์, ฉบับที่ 5, pp. 3231-3239, 2014