Negro de carbono: Aumento de la conductividad en plásticos

El negro de carbono es uno de los aditivos tradicionales utilizados para crear materiales conductivos. Dado que la mayoría de los polímeros, como cauchos, siliconas y poliuretanos, son aislantes naturales, la incorporación de negro de carbono conductor en la matriz del material puede fortalecer los niveles de resistividad y el rendimiento. En esta publicación, examinaremos más de cerca el negro de carbono, sus ventajas y desventajas, y otros aditivos conductivos que se emplean en polímeros como Durethane® C.

¿Qué es el negro de carbono conductor?

El negro de carbono es el resultado de la combustión incompleta de productos pesados de petróleo, particularmente combustibles a base de aceite. Químicamente, presenta una red de moléculas de carbono similares a cristales que hacen que este material sea eléctricamente conductor. Como resultado, el negro de carbono se utiliza comúnmente como aditivo conductor para materiales como plásticos, pinturas y adhesivos. Los niveles de resistividad generalmente oscilan entre 10^-1 y 10¹² ohm-cm, dependiendo de la química empleada y las propiedades físicas que poseerá el material. En el caso de los poliuretanos, el uso de negro de carbono normalmente resulta en materiales semiconductores.

Cuándo utilizar negro de carbono conductor

El negro de carbono conductor se utiliza a veces en plásticos para modificar sus propiedades mecánicas y eléctricas. Como se mencionó brevemente, la mayoría de los polímeros son materiales aislantes naturales que no conducen electricidad. En algunas aplicaciones, la incorporación de negro de carbono en la matriz del material puede lograr el rendimiento deseado, como conductividad, blindaje electromagnético (EMI) y descarga electrostática (ESD). Por lo tanto, el negro de carbono puede encontrarse en aplicaciones mecánicas como manipulación de papel y medios, robótica y dispositivos médicos donde puede ser necesario disipar la acumulación de estática o transferir una carga eléctrica. Esta combinación puede reducir significativamente los fallos mecánicos y evitar daños graves al producto o al usuario.

Si bien el negro de carbono logra el objetivo de hacer que los materiales sean eléctricamente conductores, también puede crear algunos problemas no deseados, incluyendo la uniformidad de la conductividad, dejar marcas no deseadas y emitir moléculas de carbono o desechos al medio ambiente. Como ejemplo, las aplicaciones de movimiento de papel a menudo emplean el uso de negro de carbono en sus productos para disipar la acumulación de estática. Sin embargo, cuando el producto cargado de carbono entra en contacto con el papel, puede dejar marcas, muy similar a escribir en papel con un lápiz. Típicamente, esto es problemático en aplicaciones de manipulación de medios, donde las marcas pueden causar resultados no deseados.

Negro de carbono comparado con otros aditivos conductivos

Hay muchas formas de hacer que los polímeros sean conductores. En MPC, desarrollamos una tecnología patentada de sales metálicas para crear Durethane® C, que elimina los problemas creados por el uso de negro de carbono. Lo hacemos disolviendo los aditivos conductivos en el polímero líquido, antes de curar el material. Este proceso asegura que los elementos conductores se disipen homogéneamente en toda la mezcla de poliuretano. Para obtener más información sobre la conductividad del poliuretano, descargue nuestra descripción general conductiva aquí o haga clic en el banner a continuación.

Al tomar decisiones de materiales en el diseño de productos, es importante considerar el nivel de resistividad, las propiedades físicas y la estética para un diseño de producto exitoso. Si busca asistencia de fabricación para el diseño de su producto conductor, no dude en contactarnos aquí con sus requisitos de diseño.