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炭黑在高分子材料中的作用

  炭黑可以在很多高分子材料中應用的,但是很少有朋友知道炭黑在高分子材料中可以做什么?起到什么樣的作用,這里玖陸靈炭黑網的小鹿編輯就為大家介紹一下導電炭黑在高分子復合材料中的作用及炭黑在高分子材料中具有哪些作用。

  炭黑在高分子材料中具有哪些作用

  炭黑具有易獲得、品種齊全、質量輕、導電性能穩定等特點,還具有補強、吸收紫外線等優點,是高分子材料導電中最通用的導電填料,導電炭黑又分為高導和超導等,關鍵看導電炭黑的吸油值、比表面、吸碘值等指標來決定炭黑的導電效果。如需達到更好的導電率,又不能影響高分子材料中的流動度和力學性能,可選擇超導來填充,降低炭黑的添加量,使高分子材料的加工性能和力學性能不受太大的影響。

高分子材料結構

  炭黑在高分子材料中的應用

  炭黑是導電材料中應用最廣泛的一種,通用的高分子材料與導電性物質通過填充復合。表面復合或層積復合等方式而制得,主要產品有導電塑料、導電橡膠、導電纖維織物、導電涂料、導電膠粘劑等。

  炭黑在高分子材料中的含量

  炭黑的含量則直接影響到高分子混合物的導電性能,炭黑含量達到一個臨界濃度高分子材料的導電性能才最佳。因此一般炭黑在高分子材料中加入量在5%-20%之間。含有這個比例炭黑的高分子材料的導電性能才是最好的。

  高分子材料導電炭黑

  導電炭黑填充到高分子材料中,都會降低其體積電阻率,其降低程度取決于炭黑粒子性能及其填充量。當炭黑的其他特性相同時,其原生粒子越細,原生聚集體越小,高分子混合物的體積電阻率就越低。導電炭黑結構的增加,高分子混合物的體積電阻率將減小。高導電性的炭黑基本性能必須是粒徑小,比表面積大,結構高度發達,浮獲π電子的雜質少,石墨化程度高和具有多孔性。高分子材料中,導電炭黑含量的多少,直接影響到導電網絡的形成,要賦予高分子材料導電性,其導電炭黑含量必須達到臨界濃度。不同的導電炭黑在同一高分子材料中的臨界濃度不同。

  橡膠高分子材料炭黑

  通過加入無機材料改變其部分性狀,讓它更加適合這個用途,在密封條里添加炭黑就是典型的在高分子產品中添加納米級材料進行改性的代表性例子之一,簡單說來:炭黑是補強填充體系中重要的補強填充劑,對橡膠膠料的物理機械性能和加工工藝都有重要影響,但對于膠料的耐熱、耐油、耐腐蝕性介質等性能的影響遠不及橡膠、硫化體系以及防護體系大和直接

  炭黑復合高分子材料的導電機理是什么?

  導電炭黑在高分子材料中的導電機理:導電高分子復合材料的導電機理非常復雜,通常可分為導電回路如何形成和在回路形成后如何導電兩方面來研究。

  1.炭黑在復合高分子材料中導電通路形成理論

  復合體系中導電炭黑的含量增加到某一臨界含量時,體系的電阻率急劇降低。Miyasaka熱力學理論,認為高分子樹脂基體與導電炭黑之間的界面效應對導電回路的形成具有很大的影響。在復合物的制備過程中,導電炭黑粒子的自由表面變成濕潤的界面,體系產生了界面能過剩,隨著填料的增加,界面能過剩不斷增大。當體系界面過剩達到一個與聚合物種類無關的普適常數之后,粒子開始形成導電網絡,宏觀上表現為電阻率突降。還有Kirkpatrick等人提出的統計滲濾模型,將導電填料視為點在數組上的隨機分布,Guland在此基礎上提出“平均接觸數”m的概念,m在1.35-1.5之間電導率發生突變。Wessling等人則提出了“動態界面模型”,指出粒子移動的驅動力來源于體系的界面自由能,導電通路實際上是被〝凍結的耗散結構〞。而Gubbels等人則已經利用體系的能量最小化趨勢和動力學特性成功地將炭黑粒子控制位于PE/PS的界面,形成最優導電通路結構。

  2.炭黑在復合高分子材料中回路形成后的導電機理

  回路形成后的導電機理也稱為隧道效應,復合導電材料的導電性能是由三種導電機理作用的競爭結果。一般來說,在低填量低電壓下,炭黑粒子表面場強一般小于106V/cm,隧道效應起主要作用;在低填量高電壓下,炭黑粒子表面場強一般大于107V/cm,場致發射電流起主要作用;在高填量時,炭黑粒子密度高,可形成大量導電通道,導電能帶作用更加明顯。

  通過以上玖陸靈炭黑網小鹿編輯為大家介紹的信息來看,炭黑在高分子材料中的作用不小,很多高分子材料都會用到炭黑,具體作用有補強、吸收紫外線、提供導電性能等作用。其實高分子材料中被填充炭黑后其體積電阻率就會大大降低,但是降低的程度則是由炭黑粒子的性能和其填充量所決定的。

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