使熱塑性塑料具有導電性的添加劑廣泛應用于不同導電級別的場景。例如，抗靜電化合物可防止表面聚集灰塵；用于電子包裝或制造設備的靜電消散（ESD）化合物能避免損壞，并降低不受控靜電放電引發(fā)的火災或爆炸風險。含有炭黑、碳納米管（CNTs）、石墨、導電纖維或石墨烯等添加劑的導電化合物，可用于交通或儲能領域的部件。部分應用需要同時具備導電性和導熱性的化合物。

 

 

石墨烯與碳纖維的結合，尚不具備處理成熟配方產(chǎn)品那般的豐富經(jīng)驗

Insight Polymers & Compounding聯(lián)合創(chuàng)始人兼運營總監(jiān)帕斯夸萊（AJ Pasquale）表示，傳統(tǒng)上，導電炭黑和碳纖維（包括金屬涂層碳纖維）等添加劑一直是靜電消散（ESD）及賦予塑料導電性能的主力。他補充說，碳納米管（CNTs）和石墨烯等新材料效率更高，可在更低添加量下使用，對其他性能（如韌性或粘度）的影響更小。

“挑戰(zhàn)在于找到性能之間的平衡，通過新舊添加劑的組合，實現(xiàn)更低的成本、更好的性能和更高的一致性。”帕斯夸萊解釋道，“例如，石墨烯與碳纖維結合可同時提供機械強度和導電性，但行業(yè)缺乏像對成熟配方那樣的豐富經(jīng)驗。相比之下，導電炭黑與碳纖維是經(jīng)過充分驗證的組合，能有效平衡韌性與導電性。”
Insight Polymers公司正通過組合導電添加劑，根據(jù)不同最終用途優(yōu)化加工性能、力學性能及抗沖擊性能的平衡，帕斯夸萊表示。該公司還提供碳納米管母粒及全配方靜電消散（ESD）化合物，并已于今年二月推出一款新型光學透明ESD ABS材料。

 

防靜電包裝需求持續(xù)增長

在美國，隨著電子制造市場的增長，防靜電包裝需求持續(xù)增長，Premix USA總經(jīng)理耶爾基·塔伊門寧（Jyrki Taiminen）表示：“能源行業(yè)也在快速增長，電纜制造商正在尋找新的、可持續(xù)的、面向未來的解決方案。”

塔伊門補充說，盡管汽車行業(yè)面臨挑戰(zhàn)，但整個交通運輸行業(yè)對用于金屬替代的輕質工程塑料的興趣仍在不斷增長。

 

圖1：Premix USA于 2025 年 6 月在北卡羅來納州的阿普爾克里克開設了新工廠 © Premix USA

Premix集團在芬蘭生產(chǎn)導電塑料化合物和濃縮液已有40余年，于2025年6月啟用其新的美國生產(chǎn)基地（圖1）。北卡羅來納州的新設施配備了自動化生產(chǎn)線，具備擴大產(chǎn)能的能力。

 

減少碳足跡

“導電炭黑的市場增長由可持續(xù)出行應用（電動汽車、混合動力電動汽車及新型出行市場）、不斷增長的鋰離子電池市場及其在導電聚合物應用中日益廣泛的使用所驅動。”供應商益瑞石（Imerys）表示。

該公司于2025年4月推出了一款新型高純度、超高導電炭黑——Ensaco 320G。該新牌號的優(yōu)勢包括加工性能和分散性、因高純度而在低填充率下的導電性，以及改善最終產(chǎn)品的力學性能和光滑表面。益瑞石宣布，由于該公司在比利時維萊布魯克的炭黑生產(chǎn)基地啟用了能源回收工廠，2026年該公司所有Ensaco炭黑牌號的二氧化碳足跡將減少66%。該能源回收工廠由E.On運營，將利用炭黑生產(chǎn)過程中的合成氣發(fā)電，從而減少降低制造過程的范圍1溫室氣體排放。

“益瑞石致力于到2030年將集團溫室氣體排放較2021年基準減少42%，這與1.5°C溫控軌跡保持一致。”該公司表示，“碳足跡通過符合ISO 14040/44指南的生命周期評估方法進行嚴格評估。”

除炭黑外，益瑞石還生產(chǎn)合成石墨。2025年初，益瑞石推出Su-nergy——一種工業(yè)級、部分生物質基合成石墨，具備優(yōu)異的電導率與熱導率。該產(chǎn)品在瑞士生產(chǎn)，定位服務于歐洲制造商，為其聚合物應用、汽車、電子、儲能等行業(yè)提供短而穩(wěn)定的供應鏈。石墨以森林殘留物為原料，采用低碳能源生產(chǎn)，與傳統(tǒng)方法相比，該過程可實現(xiàn)高達60%的二氧化碳減排。

 

電纜應用

炭黑供應商Orion指出，炭黑的純度與潔凈度對要求長期穩(wěn)定性及高工作溫度的關鍵應用（如高壓地下電纜與海底電纜）至關重要。此類電纜是電網(wǎng)擴展與現(xiàn)代化的核心基礎設施。

該公司首席執(zhí)行官裴康寧（Corning Painter）表示：“對地下與海底輸電系統(tǒng)及先進半導體技術的投資，使公用事業(yè)公司能夠更高效、可靠地遠距離傳輸更多電力。針對這一終端市場的增長率是我們特種部門中最高的之一。”

該公司表示，其乙炔炭黑Printex kappa 105有助于在這些要求極高的應用中保持化合物完整性，與普通炭黑相比，Printex kappa 105采用新技術生產(chǎn)，確保了卓越的純度水平以及顯著降低的碳足跡。

Printex kappa 105在140°C老化后仍能保持其沖擊強度。歐勵隆報告稱，添加乙炔炭黑的化合物比添加普通爐法炭黑的聚丙烯更能抵抗性能劣化。

Orion持續(xù)完成其位于得克薩斯州拉波特市工廠的建設和調試工作，該工廠將為北美市場額外提供1,200噸乙炔法炭黑。該工廠預計于2026年投產(chǎn)。公司指出，其位于法國和德國的工廠以及美國的新設施旨在支持“本地生產(chǎn)，本地消費”（圖2）。

 

圖2：Orion的乙炔炭黑Printex kappa 105具有高純度，有助于保持化合物完整性。用該乙炔炭黑配制的測試樣品，在140°C的烘箱中老化后，其沖擊強度仍能保持 © Orion

具有特殊性能的導電炭黑需求增加

卡博特公司（Cabot Corporation）歐洲、中東和非洲地區(qū)市場、戰(zhàn)略與可持續(xù)發(fā)展經(jīng)理亞歷山德拉·梅加利表示：“汽車動力總成的電氣化以及電子在日常生活中日益增長的重要性，持續(xù)對導電塑料提出新需求。其中許多需求可通過調整和重新配方使用現(xiàn)有添加劑來滿足，但我們確實看到對具有特殊性能的導電炭黑的需求日益增多——這些性能包括超導電性、高純度、低相互作用以及這些特性的組合。”

卡博特公司新推出的產(chǎn)品是Vulcan XCmax 55超導電炭黑，它兼具Vulcan XCmax系列的優(yōu)勢，并與配方中其他成分具有低相互作用的優(yōu)點。梅加利表示：“Vulcan XCmax 55在添加量約為典型導電炭黑一半時即可提供導電性，從而增加了配方自由度，并提升最終制件的機械性能。該產(chǎn)品還能降低與配方中其他成分的相互作用，這在一系列潛在優(yōu)勢中，可帶來塑料化合物更好的流動性，并讓其他添加劑能更充分地發(fā)揮其全部潛力。”

梅加利認為電纜行業(yè)對導電熱塑性塑料化合物的需求正在增長，該增長由可再生能源擴張和數(shù)字化轉型驅動。她解釋說：“在電纜行業(yè)，全球在可再生能源、電網(wǎng)現(xiàn)代化和電氣化方面的投資，正推動對能夠管理不斷增長的電力需求和雙向能量流的可靠電纜的需求。導電化合物在這些應用中發(fā)揮著關鍵作用，為能量傳輸、接地和屏蔽提供了解決方案。”

 

碳混合物

Birla Carbon開發(fā)了一種炭黑-碳納米管混合物，專為聚丙烯、高抗沖聚苯乙烯和聚碳酸酯等聚合物中的靜電消散應用而設計。該公司表示，在炭黑母粒中添加少量碳納米管可顯著提升導電性。客戶可調整混合物的添加量以滿足其特定應用需求。

該公司稱：“預分散的炭黑-碳納米管混合體系為客戶應用提供多重優(yōu)勢。與傳統(tǒng)炭黑相比，它能在化合物中實現(xiàn)更低的總體導電填料負載量，這有助于保持機械性能并提高沖擊強度。從操作角度看，預分散形式簡化了材料處理，最大限度地減少了粉塵產(chǎn)生，并降低了對特殊處理要求的需求——最終為客戶降低了運營成本。”

某些導電添加劑可使包裝呈現(xiàn)透明或黑色以外的顏色。例如，美國半導體行業(yè)的防靜電包裝正成為一個不斷增長的應用領域，透明包裝能提供掃描內部產(chǎn)品二維碼的能力，美國三洋化學（Sanyo Chemical Americas）研發(fā)經(jīng)理渡邊隆介表示，該公司提供用于永久抗靜電和靜電消散防護的Pelectron本征耗散聚合物添加劑。

 

圖3：LDPE中表面電阻率與Pelectron PVL添加量（重量百分比）的關系 ©三洋化學

Pelectron添加劑因其導電性能而廣泛應用于各種領域（圖3）。在注塑或吹塑制件以及擠出薄膜和片材中，該添加劑在轉化過程的高剪切力作用下于表層形成導電網(wǎng)絡。

相比之下，滾塑成型是一種低剪切工藝。美國三洋化學與復合商PolyChem Alloy近期合作推出了一種新型微球解決方案，可為滾塑成型部件（如工業(yè)或農(nóng)業(yè)儲罐、燃油箱或游樂場設備）提供抗靜電和靜電消散保護。該團隊聯(lián)合開發(fā)了一種在轉化步驟中無需依賴剪切力的復合解決方案。另一項挑戰(zhàn)在于滾塑成型通常使用粉碎或粉末狀材料。盡管這些粉末可與母粒進行干混，但最終在滾塑成型部件中的分散效果可能無法滿足所有應用需求。

這種新型微球解決方案是由PolyChem Alloy生產(chǎn)的全配方化合物，其中包含三洋的抗靜電添加劑以及用戶所需的任何其他添加劑和顏色。與粉末相比，這種無粉塵微球的尺寸和形狀更加一致；它們提供了更清潔的加工過程、更均勻的壁厚，并降低了爆炸風險。

“顆粒尺寸很重要——我們現(xiàn)在可以生產(chǎn)300微米的微球，”PolyChem Alloy運營經(jīng)理阿什頓·巴洛表示，“形狀也很重要。微球的形狀經(jīng)過優(yōu)化，可提供類似于粉末在模具中的流動性。”

改進的流動性使得能夠精確制造精細部件，并保持質量和效率的一致性。兩家公司表示，初始產(chǎn)品有低密度聚乙烯和高密度聚乙烯可供選擇，但這種微球化技術適用于多種聚合物，如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚酰胺11和熱塑性聚氨酯。

 

導電液晶聚合物（LCP）化合物

工程熱塑性塑料供應商塞拉尼斯公司（Celanese）高級產(chǎn)品技術工程師邁克爾·謝弗（Michael Schaefer）表示，電氣和電子設備制造商對導電液晶聚合物（LCP）化合物表現(xiàn)出濃厚興趣。該公司的Vectra LCP用于注塑電氣設備和個人電子產(chǎn)品的超薄壁應用。通常，導電性通過碳纖維或其他碳基填料實現(xiàn)，具體取決于所需的導電級別。然而，高纖維填充化合物的加工可能具有挑戰(zhàn)性，尤其是在部件壁厚持續(xù)減薄的趨勢下。

謝弗表示：“導電部件的設計至關重要，因為通常熱塑性注塑件替代的是本質上具有更高導電性的金屬部件。”除了液晶聚合物相關應用激增外，塞拉尼斯持續(xù)看到對依賴導電化合物的汽車領域發(fā)展的穩(wěn)定關注。他解釋道，這些應用通常是電動汽車電池部件，需要導電性兼具強度和耐久性，因此通常基于該公司的一種工程熱塑性塑料，如Zytel聚酰胺或Crastin PBT。

帝盛工程塑料（Tisan Engineering Plastics）提供多種具有特定防靜電保護或導電特性的化合物，具體取決于所需的導電程度。該公司的研發(fā)專家通過將特殊工程塑料與炭黑、碳纖維或其他抗靜電添加劑相結合，來創(chuàng)建這些配方。該公司基于聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的導電化合物，其表面電阻率范圍為103-105歐姆/平方，可用于擠出工藝和注塑成型。帝盛的產(chǎn)品系列包括：基于聚丙烯的Tisoplen PPC UNR ESD BK、基于聚苯乙烯的Tisren PS UNR ESD BK、聚苯乙烯/聚乙烯共混的Tisblend PS/PE UNR ESD BK以及基于聚酰胺66的PA66 UNR ESD BK。

科騰（Cortec）推出了一款新型兼具抗靜電與防腐功能的薄膜及袋制品——co-Corr Film ESD（圖4），用于保護靜電敏感的多種金屬制品，如電子產(chǎn)品。公司表示，該薄膜具有持久的抗靜電特性，只要薄膜或袋子在使用中，即可立即減少或消除靜電積累，且不受環(huán)境濕度影響，適用于包裝集成電路、印刷電路板、PCB組件、電信設備或電子電氣面板與外殼。除電子領域外，該包裝也可用于保存精加工金屬零件、特種軸承、醫(yī)療器械和光學設備。

該新型薄膜還具有工業(yè)可堆肥性。科騰稱：“奧地利TÜV的認證確認，包括專用氣相緩蝕劑和抗靜電添加劑在內的整個材料，可成功分解為水、二氧化碳和生物質，并通過生態(tài)毒性測試。這確保了產(chǎn)生的堆肥對環(huán)境及植物生長是安全的。該產(chǎn)品持有‘OK Compost Industrial’標志，表明其適合在工業(yè)堆肥設施中處理。” 

 

本文由榮格獨家翻譯自AMI《COMPOUNDING WORLD》，全文有刪減
作者：Jennifer Markarian 

 

來源：榮格-《國際塑料商情》

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