导电炭黑的应用

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导电炭黑的应用

1 概述

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。

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。

2 导电炭黑的种类

部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号见表1。

表1 部分炭黑生产商的主要导电炭黑牌号

序号	生产商	导电炭黑牌号
1	Cabot卡博特公司	BP2000，Vulcan P，Vulcan XC—72， BP2，BP7
2	Degussa德固萨公司	Printex XE2B ，Printex L，L6，XE2
3	AKZO阿克苏公司	ketjen black EC-600JD，EC-300J
4	Columbian哥伦比亚公司	Reven 14，16，975，SC，C
5	TIMCAL特米高公司	Ensaco350G，250G
6	Agrofert爱格富公司	CHEZACAR-A，CHEZACAR-B
7	Mitsubishi三菱化成公司	3030#，3150#，3250#，3750#，3950#
8	KCB公司	40B1，40B2
9	九江亚米特石化有限公司	YML-100，YML-200
10	临淄华光化工厂	HG-1P，HG-1B
11	中橡集团炭黑院	Vl， SL10

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。

3 导电炭黑的应用领域

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

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。

表2 高分子材料各类用途的体积电阻率

类别	半导电	防静电	导电	高导电
体积电阻率/Ω·cm	107～1010	104～107	102～104	10-3～102

表3 炭黑填充型导电高分子材料应用实例

材料	应用实例	基材树脂
半导电 材料	静电记录纸，感光纸 电子设备外壳	合成涂料 塑料、橡胶料
防静电 材料	煤矿井下用管材 防静电成型品（外壳、片材） 防静电输送带及软管 防静电胶辊，复印机辊，印刷机辊， 防爆电缆，导电轮胎 与集成电路有关的搬运箱、保管用托架、盘、袋等	PE、PVC PS、ABS 、PE、PVC 弹性体 弹性体 弹性体 PE、PVC、PP、PS、ABS
导电 材料	面状发热体 CV电缆的半导电层 导电薄膜	塑料类 PE、EVA 硅橡胶
高导电 材料	电磁波屏蔽料 导电油墨、涂料及粘结剂 高端电子接点	塑料类 树脂类 硅橡胶

4 导电性的影响因素

4.1 炭黑性能的影响

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。

炭黑结构的增加，高分子混合物的体积电阻率将减小。

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。

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。

4.2 高分子材料的影响

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。

4.3 加工条件的影响

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。

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。

5           导电炭黑的选择

性价比是选择导电炭黑的重要指标。

      
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