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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 F; ^6 g" }. B, ]( J& o+ u
1 概述# U- n) |5 J, D- [# w3 u8 Y% C
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。" f2 g/ q8 I( [# l
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。+ W8 f: d* M) r1 H3 e
2 导电炭黑的种类
" z# H1 s- s& `& |; D 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号见表1。3 x; L' _, m% F1 I4 ?
表1 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号9 f! D; c) T9 m! o# c6 D3 N/ P
序号 生产商 导电炭黑牌号
* z) O* ]0 Z2 O1 Cabot卡博特公司 BP2000,Vulcan P,Vulcan XC—72, BP2,BP7* d5 `6 L2 X0 i! L
2 Degussa德固萨公司 Printex XE2B ,Printex L,L6,XE2
& T" B7 z# S8 I- T1 M" J! A% o5 D- b5 _7 x3 AKZO阿克苏公司 ketjen black EC-600JD,EC-300J
, h8 E) s: Q1 i, i7 Y/ J5 F4 Columbian哥伦比亚公司 Reven 14,16,975,SC,C4 X* E+ B8 Y$ Y3 n. m
5 TIMCAL特米高公司 Ensaco350G,250G9 p" B. X& E# q# n
6 Agrofert爱格富公司 CHEZACAR-A,CHEZACAR-B
6 u: } A3 v" F0 S; E p( a7 Mitsubishi三菱化成公司 3030#,3150#,3250#,3750#,3950#
4 N" @' o6 o% s" v- H8 KCB公司 40B1,40B2/ o" u1 F. T& N( K( C: E) i- g
9 九江亚米特石化有限公司 YML-100,YML-200
2 e4 a6 C+ v" N2 {) x y. Z10 临淄华光化工厂 HG-1P,HG-1B# f: b+ }0 ~" R) ]
11 中橡集团炭黑院 Vl, SL10) k* T0 o) R; V6 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。
! T) b0 O* [, [! ^ 3 导电炭黑的应用领域4 O/ S2 ?7 w( _3 D) O! }4 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/ Q* p$ S* r# G5 U7 [ T9 d0 B
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。5 c2 F% r0 Z: X1 x1 r% B1 F* u
表2 高分子材料各类用途的体积电阻率( W( b. P1 E" j+ [1 ?
类别 半导电 防静电 导电 高导电
" o. Q8 Y) C/ C' C. w1 s9 U体积电阻率/Ω•cm 107~1010 104~107 102~104 10-3~102
& i8 h) |9 k) I: [/ U1 c9 N8 q表3 炭黑填充型导电高分子材料应用实例0 v$ H4 i$ g, W
材料 应用实例 基材树脂
4 u4 x+ v9 N6 G半导电# N$ o& G1 n% g$ q5 |7 A" ?! Y9 ^
材料 静电记录纸,感光纸
0 e% [/ j% `3 f/ [. R8 _$ C电子设备外壳 合成涂料- R7 s% k: f# w
塑料、橡胶料
' O0 ]. R9 ]( i! e( \防静电% A' W d' h0 {9 x
材料 煤矿井下用管材, S* y( l( V/ y. L
防静电成型品(外壳、片材)
; E: M. i. o' i" N防静电输送带及软管3 b8 y) ^/ U+ R+ m6 u! G4 @
防静电胶辊,复印机辊,印刷机辊,
4 C" X: U: [6 J1 U' N$ }防爆电缆,导电轮胎
0 h0 P( `0 |$ ?4 z与集成电路有关的搬运箱、保管用托架、盘、袋等 PE、PVC
$ @1 m2 Q) \2 }$ XPS、ABS 、PE、PVC+ Q2 U/ r' H" h! U8 q
弹性体
; z; v8 \ w) Y6 E, @7 Z8 `弹性体
3 ]4 _3 a8 Z) E; f弹性体7 d) V0 x7 a" `0 B
PE、PVC、PP、PS、ABS
N5 T6 y# u. p: }/ d! c导电$ a9 q/ j! |. h! o2 i1 ?
材料 面状发热体6 L: ?/ x, X8 _( ~
CV电缆的半导电层" v G+ _$ L3 k6 Y- T
导电薄膜 塑料类
7 y# ? I# o5 c5 h6 ]' MPE、EVA: L9 d: B6 y0 k, ]0 g) V
硅橡胶' w' T/ e! [, h; s4 T
高导电
+ r0 T5 t! f6 z# r材料 电磁波屏蔽料/ a. _" F$ D2 o
导电油墨、涂料及粘结剂: W1 p/ |2 [3 e! q4 E
高端电子接点 塑料类+ x# p y2 W' e2 @: ?4 G: ~* o4 S
树脂类6 _" T5 R& @/ }* b
硅橡胶
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' X* h! L2 r% U8 y5 z2 t' | 4 导电性的影响因素: }/ A0 p- x4 H3 n' s2 e2 ?
4.1 炭黑性能的影响
: ^) E) i* ^; m. A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。
: j% S: f7 W' P# E: `# m$ {炭黑结构的增加,高分子混合物的体积电阻率将减小。
2 C! v/ u4 a% b- H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。
: F- v. E. }3 `3 e* h: n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。
3 H+ `( I4 c' r4.2 高分子材料的影响
* F8 a$ B" R0 p( J% i( 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。1 c" ?5 O! q r7 `& ?3 F
4.3 加工条件的影响
6 W7 i" y, 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。) y7 ?+ }: m, Q2 @7 W0 G7 ?
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。
, n( j, _- l% ~! o. e' [5 导电炭黑的选择: e$ e' j' z6 n2 j/ u
性价比是选择导电炭黑的重要指标。
: b, C. R, |# n: v 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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