炭黑填充導(dǎo)電材料的研究

成型溫度、壓力及延伸率對(duì)電阻值都有影響，在導(dǎo)電塑料加工成型時(shí)，為了取得分散成各向異性的效果及把由于剪切力造成的炭黑結(jié)構(gòu)破壞減小到限度，對(duì)一些加有彈性體、橡膠作為基體的導(dǎo)電塑料，往往需要交聯(lián)或加硫硫化，這時(shí)交聯(lián)、加硫條件、混合料的熟化及存放時(shí)間等都會(huì)影響材料導(dǎo)電性。盡管炭黑填充導(dǎo)電塑料的研究已有很大進(jìn)展，但一些影響因素的試驗(yàn)數(shù)據(jù)還很缺乏。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，炭黑填充導(dǎo)電材料出現(xiàn)新的特性，炭黑填充導(dǎo)電材料的研究也將更加廣闊。

炭黑粒徑比表面積和性能關(guān)系

黑度與粒徑 黑度直接與炭黑的粒徑相關(guān)，粒徑越小，比表面積愈大，炭黑的黑度越高。這是因?yàn)楸M管原生粒子已熔合成原生聚集體，但是其比表仍能起作用，原生粒子細(xì)，則凝聚體的比表面積越大。所顯現(xiàn)的顏色更黑，防紫外線(xiàn)作用更佳。由于細(xì)粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高，所以著色力更強(qiáng)。但是當(dāng)粒徑減小時(shí)，由于藍(lán)光被優(yōu)先吸收，為此色調(diào)變成棕相。 細(xì)微原生粒子賦予炭黑更大的比表面積，同時(shí)增加分散難度，一般通過(guò)表面處理可調(diào)整潤(rùn)濕性和改善分散性。 炭黑粒徑比表面積和性能關(guān)系 性能 高比表面積小粒徑 低比表面積 大粒徑 性能 高比表面積小粒徑 低比表面積大粒徑 主色黑度 更深 更淺 著色性 更高 更低 粘度 更高 更低 導(dǎo)電性 更高 更低 紫外光吸收 更好 更差 分散 更難 更易 潤(rùn)濕 更慢 更快 成本 更高 更低

炭黑聚集體間的相互作用

應(yīng)根據(jù)要求的性能，抓住主要矛盾，兼顧其他，合理選擇炭黑用量。例如，為了提高膠料的耐磨耗性，選用細(xì)粒子炭黑時(shí)用量較少，而選用高結(jié)構(gòu)細(xì)粒子炭黑，用量還可減少，這樣就不至于因?yàn)橛昧窟^(guò)大而降低回彈性，有利于保持較高的耐屈撓龜裂性能喝回彈性，減少生熱，保證在實(shí)際使用中有較好的耐磨性能。

一般的說(shuō)，在膠料中炭黑聚集體間的相互作用開(kāi)始急劇增加時(shí)的炭黑配合量為配合量，炭黑粒徑越小，表面活性越大，結(jié)構(gòu)越高，達(dá)到拉伸強(qiáng)度時(shí)的炭黑用量就趨于減少，通常炭黑用量在40-60份時(shí)既能賦予橡膠制品較好的性能指標(biāo)。配合量，硬質(zhì)炭黑在20%-23%左右，軟質(zhì)炭黑在23%-26%左右。

炭黑比橡膠價(jià)格低,故一般配方傾向于多用炭黑

炭黑配合量對(duì)于不同橡膠，不同溫度是不相同的，對(duì)于結(jié)晶性天然橡膠來(lái)說(shuō)，配合量是使橡膠分子鏈在大變形時(shí)易于取向生成結(jié)晶，因而炭黑用量較少；而對(duì)于非結(jié)晶型的丁苯橡膠而言，則是增加分子鏈間的吸引力，由此增加彈性體的強(qiáng)度，獲得補(bǔ)果，因而炭黑用量較多。另外，同一彈性體和同一填料，在混煉溫度為100℃時(shí)的填充量比20℃時(shí)的填充量大。

炭黑比橡膠價(jià)格低，故一般配方傾向于多用炭黑。但是，如果炭黑用量過(guò)多，反而會(huì)使硫化膠的物理性能下降，達(dá)不到應(yīng)有的補(bǔ)果。一是由于相對(duì)減少了橡膠用量，二是由于分散性不好，削弱了橡膠和炭黑間的相互作用，所以強(qiáng)度下降。故應(yīng)該綜合考慮膠料的加工性、滯后性以及破壞特性，選用適當(dāng)配合量。