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一分钟了解超导电炭黑!

   时间:2022-08-30 来源:互联网发表评论

导电炭黑是一种纯黑色的细粒或粉状物。不溶于水、酸和碱,能在空中燃烧。由于其导电性能强,被广泛作为锂离子电池的导电助剂。具有高孔隙的炭黑,在很低添加量下可以形成炭黑的网状结构,并赋予产品优良的导电性能。导电炭黑导电性对比:超导电炭黑、特导

导电炭黑导电性对比:导电炭黑按照导电能力强弱来分,从弱到强导电炭黑可分为:普通导电炭黑、超导电炭黑和特导电炭黑。普通导电炭黑的导电性能也就是一般,可以生产一些对导电性能要求不高的产品。

炭黑本身是半导体材料,超导电炭黑是指具有低电阻或高电阻的炭黑,能够使橡胶或塑料具有一定的导电性能。产品都具有高比表面积、高结构、高纯净度和导电性优异的特点,既所谓的“三高一优”。由于以上的特点,其应用领域比普通市售炭黑也更广泛并具有更突出的特性。超导电炭黑作为一种功能性的高导电填料,主要应用在导电、防静电、涂料、塑料、橡胶、油墨、电池、电缆等产品中。从各个迹象都能表明,现在的市场非常的需要超导电炭黑能够得到进一步的提高,所以要求能有更快的发展,以及更好地突破,来适用于更多的行业,为人们所应用。

一、超导电炭黑的分散过程主要受三大因素影响

1、超导电炭黑的本质特性:炭黑的原始粒径、结构和表面各种基团都会对分散产生很大的影响。通常情况下炭黑的原始粒径小、结构低、挥发份低分散困难,反之则相对容易些。

2、超导电炭黑使用载体:基料、溶剂和树脂的性能都会非常显著地影响炭黑的终分散情况,尤其是炭黑用树脂的选择。

3、超导电炭黑的分散设备:不同的分散设备在相同条件下的分散效果是大不相同的。选用正确的分散设备是工程师必须重视的。

  二、超导电炭黑在不同行业上的应用

1、超导电炭黑添加在橡胶中,可使橡胶具有抗静电及导电特性。用于天然橡胶及氯丁橡胶中,产生的炭黑会随着温度的升高而增大。

2、超导电炭黑应用于涂料中,可用于石油化学品储罐内壁及导电地坪,可防止因静电导致的火灾及爆炸。用于船底,可有效防止海洋生物附着在船底,有效防污。

3、超导电炭黑用于塑料可用于研制抗静电材料,半导体材料等。

4、超导电炭黑用于锂电池,添加少量即可达到效果,可将活性物质的添加量提高,大大提高了电池的电流密度和电池容量,进而延长使用寿命。

5、超导电炭黑用于导电胶粘剂,即可发挥粘接作用又可导电。

三、 超导电炭黑特点

1、导电性高:超导电炭黑粒径小、比表面积大、结构高、少量添加就能达到优异的导电性能,能使产品具有终生导电及防静电的性能。

2、分散性高:易于混合,将导电性及机械性能很好的平衡,最终使所得产品流畅。

3、纯度高:优异的生产工艺,使其获得较高纯度,从而使灰分、金属含量降低。

四、 超导电炭黑用量

超导电炭黑的使用量为普通炭黑用量的1/2~1/5时,便可达到相同效果。

在通常情况下,在涂料中使用时,当导电炭黑的添加量为~5%(重量百分比PWC)时,涂层面电阻为105~106Ω。可有效在缘体中形成立体网状结构,有效提高导电性。导电炭黑应用于橡胶,塑料,涂料等行业,可起到良好的防静电作用,避免电荷积造成放电,影响生产安全。导电炭黑是所有的导电填料中效果好,成本低,不容易引起产品物理性能变坏的产品。

五、 影响超导电炭黑导电性能的因素

1.炭黑粒径

理论上,炭黑的粒径越小,单位体积中的粒子数越多,有利于提高导电性。这在橡胶用导电制品中是正常的。但在用于导电塑料制品时,若炭黑粒子过小,因塑料塑化后剪切力小,故分散性差,炭黑以大量的小团块存在于基料中,使导电塑料制品的力学性能降低,失去实用价值。所以要把炭黑的粒径控制在一定范围内,才能保证炭黑既可在塑料中获得良好的分散,又可大大增加塑料中单位体积内的炭黑粒子数,提高塑料制品的导电性能,同时不破坏或少破坏制品原有的力学性能。

2.炭黑结构

DBP值的大小代表了炭黑聚集体结构的高低,一般说来,DBP 值高时炭黑呈链枝状结构,导电性较好。各种重油造气副产品炭黑的DBP 值都非常高,而从电子显微镜发现它们是空壳形态微观结构,说明其结构并非很高。它的高导电性可能一是由于其单位质量下体积更大的结果,二是剪切破坏了部分一次结构,产生了大量的新微粒。要获得在塑料中好的导电性能,炭黑必须是粒径较大,结构不宜太高,好使炭黑的结构成线状结构。一方面可促使炭黑在塑料中的分散,另一方面有利于形成导电网络,用少量炭黑即可达到抗静电作用。

3.炭黑粗糙度

由于炭黑的导电需要有一定的粗糙度,使炭黑易形成导电通道,故要求炭黑的氮吸附表面积和CTAB表面积的差值较大。

4.表面挥发分

炭黑表面的挥发分主要是由一些有机基团和未能完全裂解的油膜结成,形成一层绝缘层,增加了炭黑粒子之间的势垒,严重影响导电性,必须将挥发分控制在较低限度内。

5.灰分和水分

炭黑中灰分和水分含量高,实际上降低了炭黑的含量,同样对导电性有不利的影响,在生产中要注意控制炭黑中灰分及水分的含量。相比之下Ketjen BlackEC 和乙炔炭黑的含炭量均高达99.8 %左右,而一般炭黑则不到98 %。水分含量一般应控制在2.5 %以下,否则将产生大量的气泡,影响制品的力学性能。

六、 超导电炭黑对比特性

超导电炭黑是一种特种炭黑,因其良好的导电性能和较高性价比,广泛应用于导电和防静电制品。炭黑填充型导电高分子材料,包括功能高分子材料、新型涂料和新型橡胶塑料制品等,已广泛应用于矿用管材、电缆屏蔽、电子电器、石油化工以及交通车辆等诸多领域。此外,导电炭黑在能源领域,如(动力)锂离子电池、铅酸电池和超级电容器中也受到青睐。

超导电炭黑产品主要有副产炭黑(重油造气副产炭黑)、乙炔炭黑和炉法导电炭黑三大类型。三种导电炭黑差异较大:乙炔炭黑和副产炭黑DBP吸收值较高;副产炭黑和炉法导电炭黑比表面积较大,易吸收水分和热减量较高。此外,乙炔炭黑纯净度高,灰分含量低,而副产炭黑杂质含量大,灰分含量高。

超导电炭黑应用性能与自身的导电性能密切相关。而其自身导电性主要取决于微晶结构、表面结构、聚集体结构和粒度分布等四个方面。

根据乙炔炭黑、副产炭黑和炉法导电炭黑三种导电炭黑的 XRD图谱可知,三种导电炭黑衍射峰均较宽,微晶呈“乱层结构”。其中,副产炭黑和炉法导电炭黑的特征衍射峰(002)比乙炔炭黑的衍射峰更宽,非晶化程度较高。

以上就是炭黑产业网小编为大家整理的全部内容了,你是否对超导电炭黑的了解又多了一些呢?如有问题可以随时在评论区讨论。

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