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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8 C( C6 b. ~& H7 l
1 概述
" J X `7 f4 ?; k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。
0 k% ~5 q2 A% Z9 \% k- x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。" W9 u" S4 x0 N6 g, j6 C) |
2 导电炭黑的种类6 w2 U( a# P0 c3 u$ v- _
部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号见表1。
' z! w7 \. |, X+ B2 U# n" s表1 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号* I/ z2 } ~, B
序号 生产商 导电炭黑牌号
* i3 k+ k8 \" N, \3 i( E3 J1 Cabot卡博特公司 BP2000,Vulcan P,Vulcan XC—72, BP2,BP7$ y5 P" ~ C$ U( y6 Y5 H
2 Degussa德固萨公司 Printex XE2B ,Printex L,L6,XE28 h. f& N& b( {9 L; T. h) e Y
3 AKZO阿克苏公司 ketjen black EC-600JD,EC-300J
$ _! O- J9 e3 b4 Columbian哥伦比亚公司 Reven 14,16,975,SC,C; ], `( I9 G8 u w( j2 g4 y
5 TIMCAL特米高公司 Ensaco350G,250G
! D! w, b5 N; ~6 Agrofert爱格富公司 CHEZACAR-A,CHEZACAR-B1 Q1 k' k1 @2 t9 s, V/ q/ q
7 Mitsubishi三菱化成公司 3030#,3150#,3250#,3750#,3950#8 L& ^4 V! s* r( f5 z
8 KCB公司 40B1,40B23 i+ k# h0 [( b& ~' ~
9 九江亚米特石化有限公司 YML-100,YML-2007 u, m( b/ o. h9 a7 G! Z9 q
10 临淄华光化工厂 HG-1P,HG-1B9 o% R' I* J3 F. ^
11 中橡集团炭黑院 Vl, SL10
3 X+ y8 C; K6 f: J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。, {$ }* ^* P e8 V: J" Z+ P
3 导电炭黑的应用领域/ j% \2 s. ]- m+ L8 V
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
+ ?+ ?6 j0 \3 i9 X; K3 ]4 M2 P: g 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。0 Z& q2 n* Q5 e' U- g: p4 {, M
表2 高分子材料各类用途的体积电阻率
" z; l- L& K% v3 f( T2 @' y2 b类别 半导电 防静电 导电 高导电
0 _# R' J3 R7 l& ^5 v0 c体积电阻率/Ω•cm 107~1010 104~107 102~104 10-3~1027 s3 s/ N0 H4 c, N2 e
表3 炭黑填充型导电高分子材料应用实例 K+ z' q3 _4 z* l, [
材料 应用实例 基材树脂
3 E0 [$ d0 n! t2 O4 A半导电" ]/ T: ?4 C5 O' z
材料 静电记录纸,感光纸9 i# h, o( x2 I* S$ I
电子设备外壳 合成涂料: y: A) X- v. |; F
塑料、橡胶料
& I6 k# Z- i! O9 J防静电4 S" n' e) ~3 e1 e, Q
材料 煤矿井下用管材
5 d9 w7 r" c/ V L; V, O防静电成型品(外壳、片材)
. w. h0 L% n6 u; j防静电输送带及软管
5 A5 l% ^" U; Y! ]6 F防静电胶辊,复印机辊,印刷机辊,
0 }! h x1 h6 O; X防爆电缆,导电轮胎
8 W2 I* _: O5 _* ?8 g% Z$ D与集成电路有关的搬运箱、保管用托架、盘、袋等 PE、PVC
1 W, m( c5 N% c! v: z+ pPS、ABS 、PE、PVC, d$ {' S1 e# x; `* c: g
弹性体
6 P: a) n) i0 n弹性体
5 @; D0 ]- x+ q1 v4 K0 q9 b弹性体: w9 ^2 h ^4 i3 I8 L
PE、PVC、PP、PS、ABS$ q9 D0 X( j, O. d, `- U9 a+ k$ s
导电
9 i. ?) J# X' e- P材料 面状发热体) F- B ` a# V, _& [$ b# \$ ~
CV电缆的半导电层
" ~: J; E/ c f导电薄膜 塑料类/ h/ ^+ W4 O3 L, P
PE、EVA X6 @0 m' z8 g* y0 g+ o3 k6 j' V
硅橡胶
9 \" ]1 |+ g3 x高导电
5 Z3 h) I4 f" L4 E4 J0 R* n材料 电磁波屏蔽料
- E8 Q/ ], I9 t* j' A4 a导电油墨、涂料及粘结剂
3 T' n6 j" @5 J& f4 M7 J高端电子接点 塑料类9 C0 } }/ X' S. J# F+ y
树脂类$ d3 ~+ r! F: }2 x- v- t
硅橡胶
& x q X& i$ M* w% u2 J+ h2 _
( u4 o g' W- C) D% F 4 导电性的影响因素' P8 l w X9 g
4.1 炭黑性能的影响
* e2 N+ O# [! \5 @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。. h! [1 n: A: C: w! V+ [
炭黑结构的增加,高分子混合物的体积电阻率将减小。
2 f. e% M( E# F- |" s T# o U' y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。
! w, t' [2 j# _% c; M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。9 o6 r! o, i% w/ R, |" r# r f) P& o S
4.2 高分子材料的影响
2 b4 j$ i1 I$ ]6 l/ m 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。
) c/ t$ Y( h' R4 B4.3 加工条件的影响# R" `, E% i, _( t
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。1 p, r2 w7 {5 m& U+ m2 p5 f
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。% Q% H. U% b1 W. b0 N
5 导电炭黑的选择% o/ v% z) [. b
性价比是选择导电炭黑的重要指标。( G3 }7 c. [3 M+ y3 Y7 V2 I. S
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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