導電炭黑性能及添加使用
發布時間：2018-12-17
炭黑與其他導電填充劑相比，對塑料、橡膠有補強作用。此外，控制炭黑添加量能得到不同導電率的聚合物。
一般研究認為，炭黑導電可用導電能帶、隧道效應來解釋，在炭黑填充聚合物當中，電傳導是沿著相接觸的粒子或被分離成很小的間隙進行。內部聚集平均距離受很多參數影響，包括濃度、結構、聚集體的大小和形態、尺寸分布、混合效果、溫度等。炭黑根據制法、原料不同可分成幾類，適宜用于導電填充劑的只是其中一部分，它們必須具備一些基本特性，如比表面積大、捕捉電子的雜質少、結晶度比較好等。
炭黑的結構性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來表示的。由凝聚體的尺寸、形態和每一凝聚體中的粒子數量構成的凝聚體組成的炭黑稱為高結構炭黑。目前常用吸油值表示結構性，吸油值越大，炭黑結構性越高，容易形成空間網絡通道，而且不易破壞。高結構炭黑顆粒細，網狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質量顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈式導電結構，其中在眾多炭黑品種中以乙炔炭黑為優。科學家還發現，粒徑分布寬的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能賦予聚合物導電性，并用統計方法解釋這個現象。粒徑分布寬的炭黑，少數大直徑粒子需要數目巨大，直徑更小的粒子給予補償，相同平均粒徑分布寬的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子總數。
炭黑表面若含有大量氧官能團會影響自由電子的遷移，從而影響導電性。如一些熱裂法和槽法生產的炭黑除了結構性很差外，槽法炭黑表面還帶有大量活性基團，所以這兩種炭黑導電性都很差。
隨著炭黑填充量的增加，電阻值降低。一般在臨界體積分數處，其電阻值急劇降低。國內外探討填充量依賴性的種種研究，大部分都是探討導電粒子接觸的幾何學研究。該理論認為，炭黑填充量越大，處于分散狀態的炭黑粒子或炭黑粒子集合體的密度也越大，粒子間的平均距離越小，相互接觸的幾率越高，炭黑粒子或炭黑粒子集合體形成的導電通路也越多。
