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发表于 2008-5-8 09:04:40
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来自: 中国台湾
导电炭黑的应用, b, x+ g# I) V
1 概述
) C( M. q/ G/ u( `" S随着经济发展和技术进步,对导电性功能高分子材料的需求显著增长。炭黑填充型(或称添加型)导电高分子材料,是指以普通高分子材料为基体或载体,与导电炭黑进行复合而制得的一种功能材料。
4 l/ l4 Q) J5 ?; ~导电炭黑亦称特种炭黑或专用炭黑,因其性能优异、价格相对低廉,被导电和防静电行业广泛使用。炭黑填充型导电高分子材料已逐步形成一个新兴的化工产业,包括功能高分子材料、特种和新型涂料、辐射交联材料、特种和新型橡胶塑料制品等十余类,日益受到人们广泛的关注,广泛应用于矿用管材、电缆屏蔽、活性炭加工、航天航空、电子电器、石油化工、交通车辆等国民经济诸多领域。! Q; H* N8 `7 y7 s& d& _ e
2 导电炭黑的种类
K6 K1 d/ I' F0 V I6 x" @0 y 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号见表1。
* s' |0 {, X: ^, H( t& p- M& p表1 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号* O, x. {4 E6 R
序号 生产商 导电炭黑牌号% _& j0 G* [# z+ g
1 Cabot卡博特公司 BP2000,Vulcan P,Vulcan XC—72, BP2,BP7
4 d( e- Y4 C, N* s$ T) P2 Degussa德固萨公司 Printex XE2B ,Printex L,L6,XE21 p& |8 Z1 \3 b: M
3 AKZO阿克苏公司 ketjen black EC-600JD,EC-300J
) i$ x! v: B6 q- f& ^2 r$ }' `' m6 C4 Columbian哥伦比亚公司 Reven 14,16,975,SC,C% V& `7 g5 Z9 h, Y6 [5 M
5 TIMCAL特米高公司 Ensaco350G,250G3 `/ w( G2 g5 V' J5 K/ {
6 Agrofert爱格富公司 CHEZACAR-A,CHEZACAR-B
; I; R! ~! W0 z% a: Q; V" }; W7 Mitsubishi三菱化成公司 3030#,3150#,3250#,3750#,3950#: O4 \ c0 d G
8 KCB公司 40B1,40B2
% q8 ?0 ]7 Z; E1 L4 Z9 九江亚米特石化有限公司 YML-100,YML-200
8 M8 ~# }; \9 v1 ]+ v w* S( B# e10 临淄华光化工厂 HG-1P,HG-1B
! {! J3 r6 O# [$ b11 中橡集团炭黑院 Vl, SL100 c$ p! ?4 @ k. L0 y8 G
近年来,临淄华光化工厂和九江亚米特石化有限公司一直致力于SHELL导电炭黑的研发,且兼顾了成本和性能的平衡,应用于不同的领域,SHELL导电炭黑的导电性能得到了广大用户的认可。" `% A1 s0 r- m% {1 R) k
3 导电炭黑的应用领域
9 C- ^4 o8 ?4 W1 M0 P 导电炭黑是复合型导电材料的重要填料。复合型导电材料一般根据其体积电阻率的大小划分为半导电体、防静电体、导电体、高导电体。各类用途的体积电阻率列于表2
/ h1 N) {/ Z; } z2 |0 g4 K8 X 炭黑填充型导电高分子材料主要作为防静电、半导电用途,其应用实例列于表3。: C) Q3 w. ~- A
表2 高分子材料各类用途的体积电阻率1 z9 i# y) b/ O# z7 }
类别 半导电 防静电 导电 高导电5 A9 X* M2 _$ ]' F# c7 J
体积电阻率/Ω•cm 107~1010 104~107 102~104 10-3~102 C5 A0 `& S! t, g9 D
表3 炭黑填充型导电高分子材料应用实例% i& J, i1 { {- h0 u2 r0 f
材料 应用实例 基材树脂" \# ?, G2 L2 v3 W! k+ X- b3 A
半导电: F" k, U0 R3 v
材料 静电记录纸,感光纸
9 I6 O6 l* J( I$ d电子设备外壳 合成涂料
- l8 K9 Y& F8 ]+ }+ @塑料、橡胶料
+ Y4 r# c8 D3 b* r/ [防静电+ j+ _9 f7 c! O6 |( s% ~
材料 煤矿井下用管材
: r9 o6 L& q% I* `5 e# n6 |; I, e6 I防静电成型品(外壳、片材)7 O9 c: Z" J0 L( F
防静电输送带及软管6 S9 z6 s; _+ F
防静电胶辊,复印机辊,印刷机辊,
4 v/ T* \0 k! E8 F防爆电缆,导电轮胎. w2 r: I7 J: o H
与集成电路有关的搬运箱、保管用托架、盘、袋等 PE、PVC
" R" S% O6 h+ Q2 j& fPS、ABS 、PE、PVC/ W/ `0 p% C0 Y1 R! N- v. e4 ?2 v8 q
弹性体
7 R) V( U) Z p弹性体
/ c/ s8 H0 |5 _% r. s4 s& d6 {弹性体
% K$ q* G8 f \% m6 aPE、PVC、PP、PS、ABS e/ B6 p3 R" \
导电5 n% z2 F" R2 Z/ k: h; n
材料 面状发热体' s1 Z Z- W% L
CV电缆的半导电层
, J5 `1 t3 l5 H2 F, e% N导电薄膜 塑料类# t% C' h) y1 l) N2 J' C/ z p2 X
PE、EVA
+ y! \, @- R6 A7 w# k8 B硅橡胶8 {1 w: Q) p9 ]( }3 P/ V
高导电
7 P# ]$ F. Y, |3 e: i$ x材料 电磁波屏蔽料1 n2 ?3 R b5 Y4 _* z& w) O
导电油墨、涂料及粘结剂8 w+ I+ \, D% b: g6 ]3 o
高端电子接点 塑料类( Q9 z1 r" n/ Q e' d' a
树脂类3 I5 u& n w3 A/ F! n
硅橡胶
. T; d! ^6 `6 H" V5 E. f7 H0 ] 9 d. `* _& t: D9 ]) P- K
4 导电性的影响因素/ L/ r1 ^0 C7 V! T
4.1 炭黑性能的影响: x6 D, W: h+ S) J7 @1 u9 m
将炭黑填充到高分子材料中,都会降低其体积电阻率,其降低程度取决于炭黑粒子性能及其填充量。当炭黑的其他特性相同时,其原生粒子越细,原生聚集体越小,高分子混合物的体积电阻率就越低。
6 \6 Z3 M. `; e% {炭黑结构的增加,高分子混合物的体积电阻率将减小。
3 l; Y' v0 q5 Q& Q) p: d高导电性的炭黑基本性能必须是粒径小,比表面积大,结构高度发达,浮获π电子的杂质少,石墨化程度高和具有多孔性。6 A/ g" T) C* i5 S
高分子材料中,炭黑含量的多少,直接影响到导电网络的形成,要赋予高分子材料导电性,其炭黑含量必须达到临界浓度。不同的导电炭黑在同一高分子材料中的临界浓度不同。
+ ?. g6 @7 ^! \" k, N4.2 高分子材料的影响6 Q$ `) S! N6 @% F
橡胶的种类不同,其炭黑复合材料的导电效果也有差异。容易获得导电性的顺序为:三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶。硅酮橡胶适合大量用做导电橡胶材料。
8 ~1 L" \# J) U" M) {4 I8 k4.3 加工条件的影响; ?3 G3 D8 x3 O
炭黑填充到高分子材料中,受加工条件影响,造成炭黑的分散状态和结构破坏程度的不同,致使其导电性出现很大的差异。因此,炭黑在高分子材料的分散过程应避免分散不足或分散过度,以达到最佳分散状态。0 Q1 j) S4 h- s
对导电性影响由大到小的顺序为:注射成型、挤出成型、压延成型、加压成型。加压硫化、延长硫化时间会使电阻率较低。$ V9 U5 q- I, _
5 导电炭黑的选择
8 ^; z. n; m }2 V0 K性价比是选择导电炭黑的重要指标。
/ z8 Y0 W9 U) `$ [6 t7 f2 x. \ 国外导电炭黑如卡博特公司(Cabot)的BP2000、德固萨公司(Degussa)的Printex XE2B、阿克苏公司(AKZO)的ketjen black EC-600JD,其导电性能十分优异,但每吨十多万甚至二十多万的价格也十分惊人。目前国内的导电炭黑,如亚米特的YML-100、华光的HG-1P就导电性来讲,与上述国外品牌相差无几,但每吨一万五左右的价格,便是广大用户可以接受的价位 |
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