新型導(dǎo)電炭黑的研究開發(fā)

　　通過熱處理成型工藝，可使在加工中鏈狀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的炭黑粒子有序化排列，形成更有利于導(dǎo)電的排列方式。熱處理使基體結(jié)晶趨于完善，結(jié)晶度提高使基體熔阻范圍變窄，在極窄的溫度范圍內(nèi)電阻率迅速提高，同時結(jié)晶度提高。

　　導(dǎo)電塑料領(lǐng)域的開發(fā)主要集中在炭黑填料的改性及新型導(dǎo)電炭黑的開發(fā)兩方面。炭黑改性通常進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚黾犹亢诒缺砻娣e，并改善表面化學(xué)特性。而新型導(dǎo)電炭黑的研究開發(fā)也引人注目，用高溫裂解法從石油和焦油中制得的導(dǎo)電炭黑，其比表面積大，孔隙率高，將其填充到低密度聚乙烯中，可使復(fù)合材料電阻率降低，而力學(xué)性能基本不變。

現(xiàn)在急需使用塑料導(dǎo)電專用炭黑的導(dǎo)電塑料制品

現(xiàn)在急需使用塑料導(dǎo)電專用炭黑的導(dǎo)電塑料制品主要有100 000 kV 以上高壓電纜的半導(dǎo)電屏蔽料。從調(diào)查的結(jié)果看,目前用于高壓交聯(lián)電纜的內(nèi)、外半導(dǎo)電屏蔽電纜生產(chǎn)線有60 多條(從國外引進(jìn)30 條,國內(nèi)制造20 多條) ,生產(chǎn)能力約為50 Mm/ a ,約需半導(dǎo)電屏蔽料25 kt 。 實際上,每條生產(chǎn)線都開工不足,但即使按10 kt/ a 計,其中塑料導(dǎo)電專用炭黑的填充量一般為30 % ,則半導(dǎo)電屏蔽料中塑料導(dǎo)電專用炭黑的用量也可達(dá)3 kt/ a左右。由于進(jìn)口塑料導(dǎo)電專用炭黑價格太高,國內(nèi)塑料生產(chǎn)廠家難以承受。電纜廠的高壓交聯(lián)半導(dǎo)電料也有20 %需進(jìn)口。

炭黑在塑料中的導(dǎo)電機(jī)理是不相同的

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導(dǎo)電機(jī)理是不相同的。一方面是由于炭黑發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu),使炭黑粒子之間相互接觸形成導(dǎo)電通道;另一方面是由于炭黑粒子數(shù)量不足,或分散均勻后,炭黑粒子之間不能相互接觸,在炭黑粒子之間有一層薄的樹脂形成勢壘,電子不能直接流通,但當(dāng)有電壓時,電子可以靠隧道效應(yīng)導(dǎo)電,即電子要在勢壘處發(fā)生電子躍遷,形成隧道導(dǎo)電。實際上,在聚合物復(fù)合物導(dǎo)電過程中,這兩種導(dǎo)電機(jī)理是同時存在的,只是導(dǎo)電的效率不同而已。由于導(dǎo)電復(fù)合物在使用時的條件不同,如交流、直流、高頻、低頻、電磁波屏蔽等等,炭黑在其中的作用有所區(qū)別。