导电炭黑的用途及使用方法

导电碳黑作为一种功能性高导电填料 主要应用于导电及防静电涂料 塑料 橡胶 粘合 剂 油墨 电池材料 电缆屏蔽材料等 广泛应用于电子 机电 通讯 印刷 航空航天 兵器等各个工业部门的导电 电磁屏蔽 防静电领域 使用建议 1 材料的导电性能与导电填料 导电碳黑型号和填加量 基体树脂 聚合物的种类和 结晶度 助剂 溶剂及加工制备工艺有关 以下建议仅供使用时参考 不同的体系 用途 和要求 其配方和加工工艺亦不同 对此应进行具体的试验研究 2 在通常情况下 在涂料中使用时 当导电碳黑的添加量为 5 重量百分比 PWC 时 涂层面电阻为 105 106 3 在线型低密度聚乙烯 LLDPE 中 当导电碳黑的添加量为 10 重量百分比 PWC 时 制品面电阻为 103 104 在低密度聚乙烯 LDPE 中 当添加量为 10 时 制 品面电阻为 104 105 在聚丙烯 PP 中 当添加量为 5 8 时 制品面电阻为 104 105 在聚氯乙烯 PVC 中 当导电碳黑的添加量为 15 PWC 时 在 150 二辊混炼 10 分钟 PVC 制品面电阻为 103 104 添加量为 25 PWC 时 PVC 制品面电阻小于 100 4 在硅橡胶 110 2 中 当导电碳黑的添加量为 10 重量百分比 PWC 时 制品面 电阻为 103 104 添加量为 15 PWC 时 制品面电阻为 101 102 添加量 为 20 PWC 时 制品面电阻为 30 体积电阻率为 100 101 cm 导电炭黑在塑料中的应用 您了解多少 最后编辑时间 2015 年 11 月 24 日 17 12 评论 3 浏览 164 一 塑料导电专用炭黑的发展历史一 塑料导电专用炭黑的发展历史 炭黑 95 以上用于橡胶制品 炭黑作为导电性材料 特别是乙炔炭黑 主要用于干主要用于干 电池中电池中 在塑料中用作导电性功能填料是一个较新的领域在塑料中用作导电性功能填料是一个较新的领域 但乙炔炭黑的生产造 成的环境污染比较严重 而且乙炔炭黑在橡胶 塑料中的加工性较差 制成品的力 学性能也较差 合成氨重油造气时副产的炭黑 由于其制造成本太高制造成本太高 而且它在塑料中的分散性非分散性非 常差常差 使塑料制品的力学性能损失严重 因而不能用作导电材料 其在塑料中的使 用价值 用量非常有限 油炉法炭黑品种中还没有专用的塑料用导电炭黑 曾列入 ASTM D 1765 96a 橡胶用炭黑 标准中的 N472 美国 Cabot 公司生产的 XC 72 是 60 年代开 发的一种橡胶用导电炭黑 由于它的粒径较大粒径较大 在塑料中的分散性也较好 是一种 良好的塑料用导电炭黑 之后 德国 Degussa 公司开发了 Corax L 系列导电 炭黑 日本旭碳公司也于 60 年代中期开发了一种橡胶用导电炉黑 等等 炭 黑工业研究设计院前几年曾开发的橡胶用导电炉法炭黑 TD 系列产品是基于 降低炭黑粒子的粒径 提高炭黑的比表面积来获得较好的导电性 它们在橡胶中使 用时可 以借助强劲的剪切力而获得良好的分散 制得导电性好 力学性能好的 导电橡胶制品 但当将其用于塑料制品时 依然存在力学性能差 使用效果不好 的缺陷 这同 样是由于 TD 系列炭黑不能在塑料中获得良好的分散所致 炭黑加入到塑料中后 由于炭黑的填充量和分散程度不同 使得炭黑在塑料中的导 电机理是不相同的 一方面是由于炭黑发达的结构 使炭黑粒子之间相互接触形 成导电通道 另一方面是由于炭黑粒子数量不 足 或分散均匀后 炭黑粒子之间不 能相互接触 在炭黑粒子之间有一层薄的树脂形成势垒 电子不能直接流通 但当 有电压时 电子可以靠隧道效应导电 即电子 要在势垒处发生电子跃迁 形成隧道 导电 实际上 在聚合物复合物导电过程中 这两种导电机理是同时存在的 只是 导电的效率不同而已 由于导电复合物在使用 时的条件不同 如交流 直流 高频 低频 电磁波屏蔽等等 炭黑在其中的作用有所区别 二 影响炭黑导电性能的因素二 影响炭黑导电性能的因素 1 炭黑粒径炭黑粒径 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 这在橡 胶用导电制品中是正常的 但在用于导电塑料制品时 若炭黑粒子过小若炭黑粒子过小 因塑料塑因塑料塑 化后剪切力小化后剪切力小 故分散性差故分散性差 炭黑以大量的小团块存在于基料中炭黑以大量的小团块存在于基料中 使导电塑料制品使导电塑料制品 的力学性能降低的力学性能降低 失去实用价值 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 证炭黑既可在塑料中获得良好的分散 又可大大增加塑料中单位体积内的炭黑粒 子数 提高塑料制品的导电性能 同时不破坏或少破坏制品原有的力学性能 2 炭黑结构炭黑结构 DBP 值的大小代表了炭黑聚集体结构的高低 一般说来 DBP 值高时炭黑呈链 枝状结构 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 用少量炭黑即可达到抗静电作用 3 炭黑粗糙度炭黑粗糙度 由于炭黑的导电需要有一定的粗糙度 天津优盟导电炭黑使炭黑易形成导电通道 故要求炭黑的氮吸附表面积和 CTAB 表面积的差值较大 4 表面挥发分表面挥发分 炭黑表面的挥发分主要是由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 增加了炭黑粒子之间的势垒 严重影响导电性 必须将挥发分控制在较低 限度内 5 灰分和水分灰分和水分 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及水分的含量 相比之下 Ketjen BlackEC 和乙炔炭黑的含碳量均高达 9918 左右 而一般炭黑则不到 98 水分含量 一般应控制在 215 以下 否则将产生大量的气泡 影响制品的力学性能 三 塑料导电专用炭黑在三 塑料导电专用炭黑在 PE PVC 中的应用中的应用 炭 黑在聚合物中用作导电材料时 由于它可以不同的比例填充到聚合物中 使聚 合物复合物的电性能可以在 101 1014 cm 之间选择 如防静电聚合物电阻 率在 105 106 cm 导电聚合物电阻率在 103 105 cm 高导电聚合物电 阻率在 102 103 cm 超导电聚合物电阻率在 1 103 cm 和国外塑料导电专用炭黑品种系列相比和国外塑料导电专用炭黑品种系列相比 我国现在还没有国产的塑料导电专用炭我国现在还没有国产的塑料导电专用炭 黑黑 许多塑料厂在需要该产品时许多塑料厂在需要该产品时 只得高价进口只得高价进口 或者采用橡胶用导电炭黑以及橡或者采用橡胶用导电炭黑以及橡 胶用炭黑来代替 胶用炭黑来代替 从国外塑料导电专用炭黑的技术指标来看 适于塑料的品种主 要是一些粒径比较大的高结构炭黑 这在技术上对我们是一个挑战 开发塑料导电 专用炭黑是我国炭黑工业的当务之急 塑料导电专用炭黑在塑料行业中广泛用于高压交联电缆的半导电屏蔽料以及其 它需要进行静电防护的地方 由于塑料是一种高绝缘性材料 表面富聚的静电电 荷不易排除 会形成高达几万伏的静电高压 所以像用于包装电子器件或电器产品 的塑料薄膜 需具有导电性 否则其表面的静电将会使其包装的电子产品发生损坏 现 在急需使用塑料导电专用炭黑的导电塑料制品主要有 100 000 kV 以上高 压电缆的半导电屏蔽料 从调查的结果看 目前用于高压交联电缆的内 外半导 电屏蔽电缆生产线有 60 多条 从国外引进 30 条 国内制造 20 多条 生产能力 约为 50 Mm a 约需半导电屏蔽料 25 kt 实际上 每条生产线都开工不足 但即 使按 10 kt a 计 其中塑料导电专用炭黑 的填充量一般为 30 则半导电屏蔽料中塑料导电专用炭黑的用量也可达 3 k t a 左右 由于进口塑料导电专用炭黑价格太高 国内塑料生产厂家难以承受 电缆厂的高压交联半导电料也有 20 需进口 即使是生产 35 kV 电缆用半导 电屏蔽料 合格的厂家也不多 提高炭黑的导电性能 促进半导电屏蔽料的国产化 可 大大降低电线电缆成本 并节约大量外汇 随着我国工业水平的不断提高 塑料在生产和生活中的应用越来越多 同时 防静 电和阻燃问题也越来越迫切 许多行业 如石油 化工 纺织 电子 印刷等已 对此