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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) l0 R! P$ s; k# q
1 概述
9 d. l9 a8 j$ O0 Z2 F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。
$ O+ W3 ~/ y. [& o4 p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。. J3 H3 x. }2 X5 z3 g
2 导电炭黑的种类( v2 v3 z, v* F2 q7 X% K' c
部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号见表1。4 E( d8 R& L, t% ^" p! k0 _, m6 I0 Y& C
表1 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号; d3 o6 w: O! J0 e$ _
序号 生产商 导电炭黑牌号
* Q5 Q5 s. }3 m) q# {* N6 U1 Cabot卡博特公司 BP2000,Vulcan P,Vulcan XC—72, BP2,BP77 e( _* m7 t$ \/ J. X
2 Degussa德固萨公司 Printex XE2B ,Printex L,L6,XE2
+ o& c5 z3 s+ h* @5 L3 AKZO阿克苏公司 ketjen black EC-600JD,EC-300J' s6 H) L, V2 M' @& L
4 Columbian哥伦比亚公司 Reven 14,16,975,SC,C; R- ^# e9 e8 `7 t! c
5 TIMCAL特米高公司 Ensaco350G,250G
+ h5 d" l) N. T' O/ V) ~0 F/ q6 Agrofert爱格富公司 CHEZACAR-A,CHEZACAR-B. @3 L" y' m9 e7 H+ R& }3 j
7 Mitsubishi三菱化成公司 3030#,3150#,3250#,3750#,3950#6 i' a5 Z' ]2 T6 z4 g2 I
8 KCB公司 40B1,40B2
" F) ~/ n7 k( ^9 G, h9 九江亚米特石化有限公司 YML-100,YML-200 M- ?; p- U" s. ]7 p# j0 E
10 临淄华光化工厂 HG-1P,HG-1B% a3 c/ S& u( q* ^- f) U
11 中橡集团炭黑院 Vl, SL10
, r# I3 n/ o: W- U, c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。
9 |3 e+ M3 A: z3 B# j+ m: J- V 3 导电炭黑的应用领域# ^; S9 x7 \+ f. G+ k( m
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/ J6 \# o9 J8 w8 f7 R
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。6 h& `' V9 Y% Q1 Q; _9 A3 t- d
表2 高分子材料各类用途的体积电阻率- N: `) `# `( \4 c/ f! V8 W5 b6 @) l2 I
类别 半导电 防静电 导电 高导电
2 h' h+ @4 _( u! K8 k$ g体积电阻率/Ω•cm 107~1010 104~107 102~104 10-3~102
6 a8 L4 m. H) Q+ B: b0 _表3 炭黑填充型导电高分子材料应用实例) @$ Y" x# y+ x4 o/ r6 f' q, f; s
材料 应用实例 基材树脂. J$ C- ^1 f+ n4 X4 m# x
半导电
0 k; E {* @- R4 d( G6 Q$ \材料 静电记录纸,感光纸
( w1 ~( p( ^8 O' ]: e) o1 `电子设备外壳 合成涂料
' c) z4 E' G: j2 G塑料、橡胶料/ A @2 N Q. |5 P% I/ E' q" o& F7 V
防静电
: y+ S- s) I/ p6 m z5 e) p" g/ ]材料 煤矿井下用管材
7 K$ H/ U7 x' s& b防静电成型品(外壳、片材)& b! N5 v/ v8 r/ T
防静电输送带及软管
5 a" [& B0 L E: \8 z防静电胶辊,复印机辊,印刷机辊,; n. N% L3 J$ o J
防爆电缆,导电轮胎
' j+ q3 z6 [4 B* |3 e与集成电路有关的搬运箱、保管用托架、盘、袋等 PE、PVC
- V8 u4 K! c: e; `7 X9 JPS、ABS 、PE、PVC
& V1 Y1 h* M- [( [ {9 Y弹性体
" x- ]# Y& T: W弹性体 S! {8 |/ v9 {+ z/ y( N
弹性体
- L/ O: X* ^4 v% g% p7 x) gPE、PVC、PP、PS、ABS, ]' L; H( e4 b9 J8 C
导电
) D4 m% g: q( F$ H2 @$ |7 g8 a6 W材料 面状发热体9 E4 K7 W- s! v& \' {" y3 D3 i
CV电缆的半导电层1 r2 l7 l5 g2 t8 s' V
导电薄膜 塑料类, _7 F. ?# R1 j; D- v; E
PE、EVA* X& ]" T% G- v0 m' ?0 R/ |' i( B
硅橡胶
y0 ~: x' {+ I& j- ~4 D高导电
1 U2 `$ ~' G F, b: ?7 u% O材料 电磁波屏蔽料) B5 z8 E! m# ^8 U" }) \; m9 \5 T: ?6 X
导电油墨、涂料及粘结剂* P! \9 k1 s/ U5 |5 w) E4 C" P/ T& \
高端电子接点 塑料类
9 M) A$ g" e N- z2 R树脂类; B% u( g6 S8 I9 o( t( a4 s& a
硅橡胶
* o, z- [# H9 D8 x9 q$ C
e6 m! R2 U+ A& Y5 Q 4 导电性的影响因素+ j# v. l' |2 g1 p7 p* l4 P
4.1 炭黑性能的影响
0 f. @8 @* f6 l) m; O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。. w; U( a0 h9 p7 l+ w
炭黑结构的增加,高分子混合物的体积电阻率将减小。8 h* y i& [2 S, H) `) {) u( o
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。
3 ^/ y. M2 \( b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。
- Y( X& l/ B' I3 [5 F' F4.2 高分子材料的影响2 G) M7 t+ \1 M9 p
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。3 x# L" @& q$ E! j6 c/ G% \
4.3 加工条件的影响 r. I: r3 i7 h$ E# o6 \
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。6 P: b% {+ e; x/ G
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。
, L) g6 h1 L, I5 `/ _ ]5 导电炭黑的选择
0 L7 E/ k; r- h5 ^# J+ \性价比是选择导电炭黑的重要指标。
W; |. r+ }! E/ K6 Z 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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