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4 電氣化塑料的包裝應(yīng)用4.1 防靜電導(dǎo)電聚合物首先應(yīng)用是從防靜電開(kāi)始的。以PPY、PTP、PPP、PAn為基的各種抗靜電、靜電屏蔽材料相組問(wèn)世。美國(guó)UNIX公司率先用有機(jī)磺酸摻雜的聚苯胺和商用高聚物共混，制成了各種顏色的抗靜電塑料材料；AS公司則采用有機(jī)磷酸酯作摻雜劑也制得了抗靜電產(chǎn)品。S.P.Armes等人在PPy、PTP、PPP、PAn合成的聚合體系中加入少量與之發(fā)生接枝且有較強(qiáng)相互作用的水溶性聚合物(如含少量胺基苯乙烯基吡咯烷酮)制得了可分散的水乳液，可用作防腐涂料和防靜電涂料。日本還制得了透明的PPy、PAn防靜電涂層，并且在電腦軟盤(pán)、防靜電包裝、靜電屏蔽等效果非常好。我國(guó)洛陽(yáng)船舶研究所也用Pan防腐防污防靜電多功能涂料用于船體涂裝，在海水中即使涂料部分脫落，船體材料依舊光亮如新。保護(hù)功能相當(dāng)好。4.2 防電磁導(dǎo)電高聚物作為防電磁材料正在方興未艾。傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料是由銅或鋁構(gòu)成的，雖然它具有很好的屏蔽效果，但是它重量不菲且價(jià)格昂貴，因而限制了它的應(yīng)用范圍。人們也曾采用將碳黑添加于高分子材料中，但這常常導(dǎo)致材料力學(xué)性能的下降。以PPV、PTP、PAn為基的電磁屏材料則彌補(bǔ)了這兩方面的不足，美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)都已開(kāi)始了這方面的研究，且有了突破性的進(jìn)展。此外，關(guān)于導(dǎo)電聚合物與光學(xué)或力學(xué)性能高的高聚物的復(fù)合得到兼具優(yōu)良性能復(fù)合物的研究很多。美國(guó)UNIX公司通過(guò)溶液共混制備出了性能優(yōu)異的透明導(dǎo)電涂層，透光率約80％，表面電阻率只有190Ω，有望作為防電磁透明包裝中使用。此外PAn、PPy同其他材料如PET、LPES等，制成復(fù)合膜的研究國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道，這為防電磁材料在技術(shù)上的廣泛應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。利用導(dǎo)電聚合物吸收微波的特性，美國(guó)開(kāi)發(fā)了隱身飛機(jī)，隱身洲際導(dǎo)彈，法國(guó)已研制了隱形潛艇等等。美國(guó)不將其用作遠(yuǎn)距離加熱材料，用于航天飛機(jī)中的塑料焊接與維修。4.3 觀察窗導(dǎo)電聚合物中，PTP、PPy、PAn等高聚物的性能穩(wěn)定、變色效果顯著，可作為智能觀窗使用。日本的豐田公司和美國(guó)Chronar公司都采用聚苯胺試制了智能窗。豐田公司的PAn/WO3復(fù)合智能窗響應(yīng)時(shí)間約1s，變色循環(huán)次數(shù)達(dá)100萬(wàn)次，光線透過(guò)率可高達(dá)80％。而Chronar公司的聚苯胺智能窗光學(xué)響應(yīng)時(shí)間低于1s，循環(huán)變色次數(shù)亦達(dá)幾萬(wàn)次。美軍Natick研究所有關(guān)人士指出，如果能夠進(jìn)一步的提高導(dǎo)電聚合物的響應(yīng)速度及循環(huán)壽命，導(dǎo)電聚合物智能窗將會(huì)更快進(jìn)入軍用階段。這對(duì)國(guó)防軍品的長(zhǎng)期包裝貯存是十分有利的，將會(huì)節(jié)省許多清查倉(cāng)貯的人力、物力和時(shí)間。4.4 柔電池導(dǎo)電聚合物中特別是聚苯胺有良好的氧化還原逆性，用得最多的是制作二次電池。以聚苯胺作正極的全塑電池是近幾年的一個(gè)研究熱點(diǎn)。聚苯胺作為二次電池的材料的研究始于1970年代，研究表明全塑電池的比能量可高達(dá)560Wh/kg，是現(xiàn)有聚合活性物中最高的。據(jù)美刊報(bào)導(dǎo)，201年美國(guó)包裝業(yè)巨頭——國(guó)際造紙公司推出一種智能新包裝，使商品包裝裝潢變得活靈活現(xiàn)，也給整個(gè)包裝業(yè)帶來(lái)革命。這種新包裝采用以色列能量紙公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種用導(dǎo)電聚合物制成的超薄柔軟電池，這種新型電池可像油墨一樣被“印刷”在產(chǎn)品的包裝上。國(guó)際造紙公司和能量紙公司希望，這種可任意使用的新型電池，可讓制造商更有效地通過(guò)產(chǎn)品包裝來(lái)吸引消費(fèi)者。增強(qiáng)商品競(jìng)爭(zhēng)力。4.5 發(fā)光二極管1990年以后，全塑發(fā)光二極管一直是科學(xué)家?jiàn)^斗的目標(biāo)，導(dǎo)電高聚物為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)創(chuàng)造了條件。1992年，美國(guó)的UNIX公司制成了柔韌可彎曲的導(dǎo)電聚合物發(fā)光二極管。該二極管的第一層是聚對(duì)苯二甲酸乙脂PET；第二層為聚苯胺PAn薄膜(正電極)；第三層是發(fā)光薄膜(MEH－PPV)以及上層的鈣膜負(fù)電極。如此制得的發(fā)光二極管在2－3V電壓下可發(fā)出桔黃色光。若采用不同的發(fā)光層(PPV)還可獲得不同顏色的光，光亮度適中，在通常室內(nèi)光線下很容易觀察到。為發(fā)光包裝標(biāo)識(shí)或特殊指示如數(shù)量、時(shí)間創(chuàng)造了條件。4.6 光學(xué)器件除導(dǎo)電外，導(dǎo)電聚合物還有優(yōu)良的光電特性。例如聚苯胺受光輻射時(shí)可產(chǎn)生光電流，具有顯著的光電轉(zhuǎn)換特性。Volkov等人指出聚苯胺是一種P型半導(dǎo)體，在80納米的聚苯胺薄膜下可記錄到0.25μAcm－2的光電流。在不同光源情況下聚苯胺的光電響應(yīng)非常復(fù)雜，同光強(qiáng)度與聚合物的氧化態(tài)有關(guān)，聚苯胺對(duì)光的響應(yīng)非常迅速。在激光作用下，聚苯胺亦呈現(xiàn)突出的非線性光學(xué)特性，微微秒級(jí)的光轉(zhuǎn)換。研究表明聚苯胺具有較高的三階光學(xué)非線性系數(shù)～1011esu。有關(guān)專(zhuān)家指出，利用它們的光電特性，超市包裝條碼的信息處理將發(fā)生巨大的變革。4.7 選擇性薄膜通過(guò)改變摻雜劑的種類(lèi)和濃度、調(diào)整材料的形態(tài)，可精確控制導(dǎo)電聚合物薄膜的離子透過(guò)率及氣體透過(guò)率或分子尺寸的選擇性。1990年，美國(guó)科學(xué)家R.Kaner首先報(bào)告了薄膜對(duì)H2、N 2、O 2、CO 2、CH 4等氣體有很好的分離特性。PAn對(duì)H2/N2、O2/N2、CO2/CH4的分離系數(shù)達(dá)3590、30、336，而現(xiàn)有的聚三氟氯乙烯、硝酸纖維素、氟化聚酰胺薄膜對(duì)它們的分離系數(shù)僅為313、16、60，低了許多。4.8 人造肌肉利用導(dǎo)電聚合物氧化還原引起的體積變化，因而可用來(lái)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。美國(guó)Kaneto以聚苯胺構(gòu)筑了骨干型執(zhí)行器和甲殼型執(zhí)行器，前者以50Hz的頻率反復(fù)彎曲，后者則可在自由空間操作，是很有潛力的人工肌肉。美國(guó)賓州大學(xué)的Diaemid利用拉伸聚苯胺BOPAn制成的此類(lèi)元件，可舉起自重重量200倍的物體，亦是用作人工肌肉的最佳選擇。5 結(jié)尾的話綜上所述，電氣化塑料具有諸多優(yōu)良性能及廣泛的應(yīng)用前景。但是我們也必須指出，由于合成方法的不同所得到聚合物的性質(zhì)亦不盡相同?，F(xiàn)今雖然在包裝領(lǐng)域有了一些典型的應(yīng)用，但離廣泛推廣應(yīng)用還有不少距離，正如納米技術(shù)一樣，仍需要科學(xué)家和包裝工作者共同努力，各種電氣化新包裝才能在新世紀(jì)里放出異彩。   作者： 韓錦平　王玉珠 來(lái)源：包裝雜志