Les polymères sont connus pour être de très bons isolants électriques, ce qui représente un très grand domaine d’applications. Pour certaines applications, cette propriété n’est cependant pas souhaitable. Prenons comme l’exemple le fait que ces polymères se chargent souvent électriquement en surface par simple frottement ce qui conduit aux phénomènes bien connus d’électrostatisme. Ces phénomènes, se traduisent par des décharges électriques violentes lors de l’utilisation des pièces. Il existe aussi tout autre champ d’application de pièces plastiques dans le domaine des pièces à conductibilité électrique partielle (boitier d’isolation magnétique, blindage, cages de Faraday, pièces de frottement non chargeables électrostatiquement : machine textiles, glissières de circuits imprimés, boitiers informatiques). Cette dernière application permet notamment de monter des CI très proches les unes des autres sans interférences.
Il existe 3 grandes voies pour améliorer la conductibilité électrique :
- La formation de nouvelles molécules types polyacéthylène, polyaniline, polypyrrole. Le principe est d’obtenir des structures à liaisons insaturées fortement conjuguées de manière à ce que les électrons PI soient fortement délocalisés. L’addition de dopants (BF4,CIO4) augmente encore la conductivité,
- Les mélanges (alliages) de polymères conducteurs et de polymères non conducteurs,
- L’utilisation de matières conductrices (carbone, cuivre, fibres et poudres métalliques en inox, paillettes minérales métallisées) comme charges d’un polymère commercial (PP, ABS, PC).
Si la première et la deuxième voie sont en développement intensif, elles n’ont pas encore permis de mettre sur le marché de formulation industrielle. Nous ne nous intéresserons donc ici qu’à la troisième solution en donnant quelques caractéristiques de produits commercialisés.
Pour que la conductibilité électrique augmente significativement, il faut que les particules conductrices ne soient pas trop éloignées les unes des autres. On définit ainsi un seuil de percolation, taux de charges à partir duquel les distances inter-particules deviennent suffisamment faibles pour que le film polymère entre deux particules laisse passer le courant. Ce seuil est de l’ordre de 5 à 10% en poids de charges conductrices.
D’une façon générale, on préfère utiliser des matrices de polymères thermoplastiques semi-cristallins. Les charges conductrices étant confinées dans la phase amorphe le seuil de percolation est plus vite atteint.
Les plastiques conducteurs se répartissent en 3 catégories :
- à faible conductivité (10exp6-10exp11 W.cm) pour des applications antistatiques (anti-poussière, ESD)
- semi-conducteur (10exp2-10exp4 W.cm) pour des isolations d’interférences magnétiques et la prévention des décharges électriques (EMI)
- conducteurs pour la réalisation d’éléments chauffants, contacteurs, fusibles, microcapteurs en biologie, diodes… Les fournisseurs sont Akzo, Nobel, Cabot, Colloids, Degussa, Lati, Nelson Electric, Raychem.
LES PLASTIQUES MAGNETISABLES
Pour satisfaire certains besoins industriels, on a développé des matières plastiques magnétisables. Il s’agit de compounds contenant des pourcentages élevés de charges magnétisables. Les pièces moulées sont soumises à l’action d’un champ magnétique afin d’obtenir les valeurs définitives de magnétisation (anneaux de déflexion TV, petites pièces de moteurs électriques, aimants permanents divers). La matière la plus fréquemment utilisée est un PA12 (Lati)
D’après document : ATOchem, DSM, Lati.
ISO 1043-1