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导电炭黑的基本特性

来源:碳黑工业 | 作者:德隆导电炭黑 | 发布时间: 2023-09-15 | 901 次浏览 | 分享到:

碳黑作为导电材料的原因

随着工业技术革新和电子设备的普及,导电性材料的需求量与日俱增,应用范围不断扩大。这种导电性高分子材料,按其结构可分为两种类型,一种是本身具有导电性能的高分子化合物材料;另一种是在一般的高分子化合物里配合导电性填充剂,或经过层压的复合材料。前一种高分子化合物由于在批量生产及应用方面还存在诸多难题,所以至今尚未能普及。目前掺有导电性添加剂的导电性高分子材料具有成本低,容易大规模生产的特点,已被广泛使用。炭黑是众多填料里最理想的添加剂,它成型容易,具有补强效果,还可以通过调置不同的添加量制得任意程度的导电性。

 

   填充炭黑聚合物的导电机理

1、炭黑粒子互相连接成链,通过链原子移动产生导电现象。这就是导电通道学说。

2、除了粒子之间接触,而且又由于电子在分散于基体中的炭黑粒子间隙里迁移所产生的电子导通,即称隧道效应学说。或者由于炭粒子之间的高强度电场产生发射电流,即所谓电场发射学说。


影响炭黑导电性能的因素

1、炭黑粒径

    理论上,炭黑的粒径越小,单位体积中的粒子数越多,有利于提高导电性能。这在橡胶制品中是正常的。但在用于导电塑料制品时,若炭黑粒子过小,因塑料塑化后剪切力小,故分散性差,炭黑以大量的小团块存在于基料中,使导电塑料制品的力学性能降低,失去实用价值。所以要把炭黑的粒径控制在一定范围内,才能保证炭黑既可以在塑料中获得良好的分散,又可以大大增加单位体积内炭黑粒子的数量,提高塑料制品的导电性能,同时不破坏或少破坏塑料制品的力学性能。

2、炭黑结构

    DBP值的大小代表了炭黑聚集体结构的高低,一般来说,DBP值高时炭黑呈现链支状结构,导电性较好。各种重油造气副产品炭黑的DBP值都非常高,而从电子显微镜发现它们是空壳形态微观结构,说明其结构并非很高。它的高导电性可能一是由于其单位质量下体积更大的结果,二是剪切破坏了部分一次结构,产生了大量的新微粒。要获得在塑料中好的导电性能,炭黑必须是粒径较大,结构不宜太高,最好使炭黑的结构成线状结构。一方面可促使炭黑在塑料中的分散,另一方面有利于形成导电网络,用少量炭黑即可以达到导电作用。

3、炭黑粗糙度

    由于炭黑的导电需要有一定的粗糙度,使炭黑形成导电通道,故要求炭黑的氮吸附表面积和CTAB表面积的差值较大。

4、表面挥发份

    炭黑表面的挥发份主要是有一些有机基团和未能完全裂解的油膜结成,形成一层绝缘层,增加炭黑粒子之间的势垒,严重影响导电性,必须将挥发份控制在较低范围内。

5、灰分和水分

    炭黑中灰分和水分含量高,实际上降低了炭黑的含量,同样对导电性有不利的影响,在生产中要注意控制炭黑中灰分和水分的含量。