导电炭黑吸油值|导电炭黑粒径|导电炭黑吸碘值-决定导电炭黑性能的几点因素
天津优盟化工科技有限公司生产的超导电炭黑系列产品,具有以下几点优势:
1. 吸油值,即炭黑的结构,高结构的炭黑导电性能好。
2. 灰分、杂质、筛余物等非碳物,减小非碳物的含量,相对增加炭黑在胶料中的含量。
3. 粒径小,一般为20-40nm,一般导电炭黑的粒径都集中在这个区域。
4. 挥发份低,表面含氧基团少,表现是炭黑呈中性。
5. 溶剂抽出物低,不易形成绝缘层。
6. 高吸碘,空壳炭黑最好。
7. 分散要好,炭黑分散均匀对炭黑有效成分增加有直接关系。
8. 加热后处理炭黑更好。
9. 尽可能的多加量(在成本和不影响胶料性能的情况下)
炭黑是一种半导体材料,常用导电率或他的倒数电阻率表示他的电性能。炭黑的导电性能与其微观结构,粒子大小,结构,表面性质等密切相关。
优盟导电炭黑
炭黑的微观结构赋予炭黑导电性能。天然石墨单晶或高度定向的热裂解石墨的电性能类似于半金属性质。即他的阶电子与导电电子带之间的能带很低,小于0.04eV。而且由于石墨层的取向,在电性能方面也存在明显的各项异性。石墨单晶在横向上比电阻为5*10-5,纵向电阻为5*10-1。高出10000倍。对于炭黑聚集体而言,由于炭黑石墨层的同心取向圆性质,绝大部分为纵向,所以电阻率要高于石墨。从微观方面解释。从最微观的角度讲,炭黑原子与炭黑原子形成共价键,碳原子通过共价键在电势上产生通路,电阻很小,所以每个微晶的由碳原子组成的每个六角形网片层在导电上是很好的。但是每个片层与片层之间的是有距离的,这种距离虽然只有0.433nm,但没有像片层原子之间导电性好。放大一些倍,这类微晶与微晶之间,要是片与片横向排开并接触的话,可构成良好的导电通路,但要是一层压一层方式排列的话,层与层之间导电性能又会差一大块出来。再放大一些。碳炭黑据熔体与炭黑据熔体接触,导电的方式是层与层之间的导电,所以导电性质并不是太好(比金属),当然炭黑的导电性并不全是上述方式的导电,有一部分错综复杂微晶也无序中形成横向通路,从而增加导电性,这种方式是少量的,并且是随机的。最后说明,炭黑在胶料中的形式并不是想我们想象中的那样均匀分布,大部分炭黑炭黑粒子还是有数个或数十个炭黑聚集体抱到一块形成炭黑附聚体存在于橡胶中,混炼次数越多,炭黑附聚体的聚集体数量就越少,相应的分散到胶料中的炭黑就越显得均匀,但是混炼次数过多,会引起胶烧或破坏炭黑基本粒径,降低炭黑结构,反而降低了导电性能。所以导电炭黑如何在胶料中均有的分散是橡胶工作者需要解决的问题。如果能添加分散剂,就是说,既能改善分散性,又不会破坏炭黑的结构,还不影响炭黑表面纯洁度。可起到最好的导电效果。
上述是炭黑导电的基本机理,下面介绍炭黑在胶料中导电的影响因素。炭黑的物化性质与导电性有关。一般来说,粒子越小,导电性能越好,这是由于单位体积内增加了炭黑的粒子数目。从而增加了接触点或在分散体中减小了粒子间距离。使电阻减小,导电性增加。所以细粒子具有较高的导电性能。炭黑的结构也是影响炭黑导电性的重要因素,高结构的炭黑比正常结构的炭黑或低结构的炭黑具有更高的导电性。这显然是由于高结构的炭黑存在的链枝结构(纤维结构)的存在,交织连接形成更多的通路所致。炭黑表面的挥发物或残留的焦油状物质,(即溶剂抽出物),使炭黑表面覆盖一层含氧化合物的膜,或油状烃分子薄膜,形成了绝缘层。增加了炭黑的电阻,使导电性降低。将炭黑在真空或惰性气体中加热除去含氧基团或油状物质以后,导电性增加。炭黑表面的粗糙度,即空隙性也影响炭黑的导电性。表面粗糙多孔的炭黑其导电性增加,这是由于当填充量一定时,粗糙多孔的炭黑粒子比实心粒子间距要小。所以,导电性能好的炭黑具有粒子细,结构高,表面纯净,粗糙多孔等特点。
炭黑的电阻测量一般在压缩状态下进行,因为未压缩的粉状炭黑体积多变,并含有高达90%以上的空隙。经造粒密实的炭黑中仍有80%左右的空隙,大多数炭黑如按粒子堆积计算,其空隙体积为40%左右。炭黑中存在这么多孔隙,并易变,如不经过一定程度的压缩者无法准确测量器其比电阻。压缩主要是消除炭黑中过多的空隙,并增加聚集体间接触或缩小粒子间距离,因此在一定压力下才能比较不同炭黑的导电性。总得来说,炭黑的电阻率随所施加压力或压强的增加而减小。
经过试验得知,炭黑的电阻率不是有导电粒子的长度决定的,而是由链与链之间的间隙决定的,这些间隙在所施加压力不到1nm,因此,在这些局部的间隙可能出现高电场,在足够高的电势差下会引起场内致发射使电子穿过势垒。而在这种情况下,产生电子隧道效应,通过大量的导电通路(隧道)导电。在大量填充情况下任何一种炭黑的导电率接近同一水平。
热处理后的炭黑对导电性有一定影响,当温度达到1200度,炭黑表面的含氧基团和溶剂抽出物消失,炭黑的导电性增加,温度高于1200度后电阻增加,这是因为炭黑表面被石墨化的结果。炭黑的石墨层形成封闭的层壳,并形成同心取向。这样沿着顺导的方向减少,从而形成炭黑导电性能减弱。