利用某些炭黑的低電阻或高電阻性能，使其用不同的產(chǎn)品，如導(dǎo)電橡膠，無(wú)線電元件等等，稱(chēng)為導(dǎo)電炭黑。乙炔炭黑是導(dǎo)電炭黑的一個(gè)重要品種，多用于電池工業(yè)中，此外，尚有爐法導(dǎo)電炭黑，槽法導(dǎo)電炭黑等。 


炭黑的導(dǎo)電性 

炭黑的導(dǎo)電性能與炭黑粒子的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的改變、表面性質(zhì)、粒子大小和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。炭黑粒子的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的改變對(duì)他的導(dǎo)電性能有顯著影響，石墨化的炭黑具有較高的導(dǎo)電率。當(dāng)炭黑的表面含有揮發(fā)份或焦油狀雜質(zhì)（即溶劑抽出物）時(shí)，由于炭黑表面覆蓋一層含氧化合物的膜，使炭黑粒子表面形成一層絕緣層，這種絕緣層的存在會(huì)顯著地增加炭黑的電阻。當(dāng)把炭黑在真空或惰性氣體加熱除去含氧揮發(fā)份和油狀雜質(zhì)后，其電阻會(huì)顯著減小。當(dāng)炭黑粒徑減小，即他的分散度增加時(shí)，由于在單位體積內(nèi)粒子數(shù)目增加，也會(huì)是電阻減小。因此可以說(shuō)，較細(xì)粒子的炭黑具有較好的導(dǎo)電能力，炭黑的結(jié)構(gòu)是影響炭黑的導(dǎo)電性能的重要因素，這顯然是由于炭黑鏈枝結(jié)構(gòu)或纖維結(jié)構(gòu)的存在。 

炭黑導(dǎo)電性能的測(cè)定，通常是測(cè)定干炭黑的粉體電阻比。也就是把炭黑在一個(gè)絕緣的圓筒中用金屬柱塞電極壓縮大恒壓或恒體積是，測(cè)定其電阻值并算出比體積電阻。前者稱(chēng)為定壓法，后者成為定容法。定壓法用的壓力位100-130公斤/立方厘米。對(duì)高結(jié)構(gòu)的炭黑，采用定容法所測(cè)得的比電阻更能反映出與應(yīng)用的關(guān)系。 

炭黑的導(dǎo)電性能 

炭黑是一種半導(dǎo)體材料，常用導(dǎo)電率或他的倒數(shù)電阻率表示他的電性能。炭黑的導(dǎo)電性能與其微觀結(jié)構(gòu)，粒子大小，結(jié)構(gòu)，表面性質(zhì)等密切相關(guān)。 

炭黑的微觀結(jié)構(gòu)賦予炭黑導(dǎo)電性能。天然石墨單晶或高度定向的熱裂解石墨的電性能類(lèi)似于半金屬性質(zhì)。即他的階電子與導(dǎo)電電子帶之間的能帶很低，小于0.04eV。而且由于石墨層的取向，在電性能方面也存在明顯的各項(xiàng)異性。石墨單晶在橫向上比電阻為5*10-5，縱向電阻為5*10-1。高出10000倍。對(duì)于炭黑聚集體而言，由于炭黑石墨層的同心取向圓性質(zhì)，絕大部分為縱向，所以電阻率要高于石墨。從微觀方面解釋。從微觀的角度講，炭黑原子與炭黑原子形成共價(jià)鍵，碳原子通過(guò)共價(jià)鍵在電勢(shì)上產(chǎn)生通路，電阻很小，所以每個(gè)微晶的由碳原子組成的每個(gè)六角形網(wǎng)片層在導(dǎo)電上是很好的。但是每個(gè)片層與片層之間的是有距離的，這種距離雖然只有0.433nm，但沒(méi)有像片層原子之間導(dǎo)電性好。放大一些倍，這類(lèi)微晶與微晶之間，要是片與片橫向排開(kāi)并接觸的話，可構(gòu)成良好的導(dǎo)電通路，但要是一層壓一層方式排列的話，層與層之間導(dǎo)電性能又會(huì)差一大塊出來(lái)。再放大一些。碳炭黑據(jù)熔體與炭黑據(jù)熔體接觸，導(dǎo)電的方式是層與層之間的導(dǎo)電，所以導(dǎo)電性質(zhì)并不是太好（比金屬），當(dāng)然炭黑的導(dǎo)電性并不全是上述方式的導(dǎo)電，有一部分錯(cuò)綜復(fù)雜微晶也無(wú)序中形成橫向通路，從而增加導(dǎo)電性，這種方式是少量的，并且是隨機(jī)的。后說(shuō)明，炭黑在膠料中的形式并不是想我們想象中的那樣均勻分布，大部分炭黑炭黑粒子還是有數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)炭黑聚集體抱到一塊形成炭黑附聚體存在于橡膠中，混煉次數(shù)越多，炭黑附聚體的聚集體數(shù)量就越少，相應(yīng)的分散到膠料中的炭黑就越顯得均勻，但是混煉次數(shù)過(guò)多，會(huì)引起膠燒或破壞炭黑基本粒徑，降低炭黑結(jié)構(gòu)，反而降低了導(dǎo)電性能。所以導(dǎo)電炭黑如何在膠料中均有的分散是橡膠工作者需要解決的問(wèn)題。如果能添加分散劑，就是說(shuō)，既能改善分散性，又不會(huì)破壞炭黑的結(jié)構(gòu)，還不影響炭黑表面純潔度。可起到好的導(dǎo)電效果。 

上述是炭黑導(dǎo)電的基本機(jī)理，下面介紹炭黑在膠料中導(dǎo)電的影響因素。炭黑的物化性質(zhì)與導(dǎo)電性有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，粒子越小，導(dǎo)電性能越好，這是由于單位體積內(nèi)增加了炭黑的粒子數(shù)目。從而增加了接觸點(diǎn)或在分散體中減小了粒子間距離。使電阻減小，導(dǎo)電性增加。所以細(xì)粒子具有較高的導(dǎo)電性能。炭黑的結(jié)構(gòu)也是影響炭黑導(dǎo)電性的重要因素，高結(jié)構(gòu)的炭黑比正常結(jié)構(gòu)的炭黑或低結(jié)構(gòu)的炭黑具有更高的導(dǎo)電性。這顯然是由于高結(jié)構(gòu)的炭黑存在的鏈枝結(jié)構(gòu)（纖維結(jié)構(gòu)）的存在，交織連接形成更多的通路所致。炭黑表面的揮發(fā)物或殘留的焦油狀物質(zhì)，（即溶劑抽出物），使炭黑表面覆蓋一層含氧化合物的膜，或油狀烴分子薄膜，形成了絕緣層。增加了炭黑的電阻，使導(dǎo)電性降低。將炭黑在真空或惰性氣體中加熱除去含氧基團(tuán)或油狀物質(zhì)以后，導(dǎo)電性增加。炭黑表面的粗糙度，即空隙性也影響炭黑的導(dǎo)電性。表面粗糙多孔的炭黑其導(dǎo)電性增加，這是由于當(dāng)填充量一定時(shí)，粗糙多孔的炭黑粒子比實(shí)心粒子間距要小。所以，導(dǎo)電性能好的炭黑具有粒子細(xì)，結(jié)構(gòu)高，表面純凈，粗糙多孔等特點(diǎn)。 

炭黑的電阻測(cè)量一般在壓縮狀態(tài)下進(jìn)行，因?yàn)槲磯嚎s的粉狀炭黑體積多變，并含有高達(dá)90%以上的空隙。經(jīng)造粒密實(shí)的炭黑中仍有80%左右的空隙，大多數(shù)炭黑如按粒子堆積計(jì)算，其空隙體積為40%左右。炭黑中存在這么多孔隙，并易變，如不經(jīng)過(guò)一定程度的壓縮者無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量器其比電阻。壓縮主要是消除炭黑中過(guò)多的空隙，并增加聚集體間接觸或縮小粒子間距離，因此在一定壓力下才能比較不同炭黑的導(dǎo)電性?？偟脕?lái)說(shuō)，炭黑的電阻率隨所施加壓力或壓強(qiáng)的增加而減小。 

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得知，炭黑的電阻率不是有導(dǎo)電粒子的長(zhǎng)度決定的，而是由鏈與鏈之間的間隙決定的，這些間隙在所施加壓力不到1nm，因此，在這些局部的間隙可能出現(xiàn)高電場(chǎng)，在足夠高的電勢(shì)差下會(huì)引起場(chǎng)內(nèi)致發(fā)射使電子穿過(guò)勢(shì)壘。而在這種情況下，產(chǎn)生電子隧道效應(yīng)，通過(guò)大量的導(dǎo)電通路（隧道）導(dǎo)電。在大量填充情況下任何一種炭黑的導(dǎo)電率接近同一水平。 

熱處理后的炭黑對(duì)導(dǎo)電性有一定影響，當(dāng)溫度達(dá)到1200度，炭黑表面的含氧基團(tuán)和溶劑抽出物消失，炭黑的導(dǎo)電性增加，溫度高于1200度后電阻增加，這是因?yàn)樘亢诒砻姹皇慕Y(jié)果。炭黑的石墨層形成封閉的層殼，并形成同心取向。這樣沿著順導(dǎo)的方向減少，從而形成炭黑導(dǎo)電性能減弱。 

總結(jié)：炭黑導(dǎo)電的根本原理是炭黑附聚體（多個(gè)聚集體形成的團(tuán)）中碳粒子之間距離的遠(yuǎn)近和數(shù)量的多少覺(jué)得炭黑的膠料的導(dǎo)電性，就像金屬導(dǎo)電，線號(hào)越粗的電線，越具有良好的導(dǎo)電性。所以可以從下面幾種方法選擇導(dǎo)電炭黑。 

1. 吸油值，即炭黑的結(jié)構(gòu)，高結(jié)構(gòu)的炭黑導(dǎo)電性能好。 
2. 灰分、雜質(zhì)、篩余物等非碳物，減小非碳物的含量，相對(duì)增加炭黑在膠料中的含量。 
3. 粒徑小，一般為20-40nm，一般導(dǎo)電炭黑的粒徑都集中在這個(gè)區(qū)域。 
4. 揮發(fā)份低，表面含氧基團(tuán)少，表現(xiàn)是炭黑呈中性。 
5. 溶劑抽出物低，不易形成絕緣層。 
6. 高吸，空殼炭黑好。 
7. 分散要好，炭黑分散均勻?qū)μ亢谟行С煞衷黾佑兄苯雨P(guān)系。 
8. 加熱后處理炭黑更好。 
9. 盡可能的多加量（在成本和不影響膠料性能的情況下）。

導(dǎo)電炭黑系列主要品種CD-1 CD-2 CD-3 CD-4 CD-5 CD-6 CD-7 代理科琴，捷克導(dǎo)電炭黑。
天津市金大地炭黑廠有專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)、研發(fā)、銷(xiāo)售團(tuán)隊(duì)，歡迎咨詢(xún)。

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