如何选择优质的导电碳黑

导读

各位导电侠都知道【导电剂】的优劣直接影响着导电制品的品质和成本，而【导电碳黑】毫无疑问的是所有导电剂中性价比最好的。面对市场上品质良莠不齐的导电碳黑，您是否觉得有些困惑，难以抉择？在本篇中小编将和您一起探讨如何选择优质的导电碳黑。

导电碳黑及导电机理

碳黑在塑胶工业的一个重要应用就是导电性能，通过控制碳黑的添加量能得到不同导电率的聚合物。

一般研究认为，碳黑导电可用导电能带、隧道效应来解释，在碳黑填充聚合物当中，电传导是沿着相接触的粒子或被分离成很小的间隙进行。内部聚集平均距离受很多参数影响，包括浓度、结构、聚集体的大小和形态、尺寸分布、混合效果、温度等。

导电碳黑是一种特种碳黑，它们必须具备一些基本特性，如比表面积大、捕捉电子的杂质少、结晶度比较好等。

碳黑的结构性是以碳黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。目前常用吸油值表示碳黑的结构性，吸油值越大，碳黑结构性越高，容易形成空间网络通道，而且不易破坏。

优质导电碳黑的重要特征

【结构性高】

碳黑的结构性是表示非常细的碳黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度，由凝聚体的尺寸、形态和每一凝集体中粒子数量所决定；组成聚集体的粒子越多，结构性越高；形成网状结构的几率越大，导电性越好：

由大量支化和交联原生粒子构成的凝集体组成碳黑称为“高结构”碳黑。结构性高表示链状或串成葡萄状的结构越发达，容易形成空间网络通道，而且不易破坏。

高结构碳黑颗粒细，网状链堆积紧密，比表面积大，单位质量颗粒多，有利于在聚合物中形成链式导电结构。

一般用吸油值(DBP)来表征碳黑的孔隙度，即结构性，吸油值DBP越大，碳黑结构性越高，导电性越好。

【比表面积大】

比表面积越大，碳黑粒子尺寸越小，单位体积内的颗粒就越多，越容易彼此接触形成网状通路，因此比表面积越大，导电性就越好。

【表面化学特性】

在碳黑生产过程中，碳黑表面常形成一些活性含氧基团，这些官能团的存在影响电子的迁移，会使导电性下降，可采用PH值来表征该项指标，表面官能团少的碳黑通常成弱碱性或中性。

碳黑的结构

碳黑的一次结构（原生结构）：碳黑制造过程始终处于高温条件之下,相邻粒子同时生成,互熔成链状,并占有三度空间的聚集体结构。

碳黑的二次结构（暂时结构）：在后加工阶段一次结构之间由于物理吸附或范德华力或静电而形成较为松散的结构。

一般而言 ,碳黑的一次结构牢固 , 在胶料混炼过程中不易被破坏 ,存在于混炼胶和橡胶制品中。

碳黑的二次结构疏松 ,在碳黑的造粒、 压缩和胶料的混炼过程中易被破坏。

结构高的碳黑对硬度、定伸应力和导电性都有较好的作用。

碳黑结构的高低可通过吸油值来衡量, 所谓吸油值,即指单位质量的碳黑对油类(通常为邻苯二甲酸二丁酯)的吸附体积量(ml/g)，DBP值由小至大，即碳黑结构由低到高。

碳黑的比表面积

碳黑的比表面积和碳黑的粒径关系密切，粒径越小，比表面积越大。

单位体积内的颗粒就越多，越容易彼此接触形成网状通路，因此比较面积越大，导电性就越好。

碳黑的比表面积是指单位质量或单位体积（真实体积）中炭黑粒子的总表面积，单位为m2/g或m2/cm3。

碳黑的比表面积有外表面积（光滑表面）、内表面积（孔隙表面积）和总表面积（外表面积和内表面积之和）之分。

比表面积的测定方法

（1）用电子显微镜测定炭黑的粒径及比表面积

（2）BET法测定炭黑的比表面积

（3）碘吸附测定比表面积

（4）大分子表面活性剂吸附法测比表面积

（5）测定炭黑比表面积的其它方法

碳黑的表面化学特性

碳黑表面常形成一些活性含氧基团，这些官能团的存在影响电子的迁移，会使导电性下降，可采用PH值来表征该项指标，表面官能团少的碳黑通常成弱碱性或中性。

炉法碳黑：大多是醌基，PH值大约为9

气法碳黑：大多是羧基，PH值大约为4

最后，让我们来一起总结下，优质的导电碳黑需具备的三要素：

1. 吸油值DBP越大，碳黑结构性越高，导电性越好。

2. 比表面积越大，导电性就越好。

3. 表面官能团少的碳黑导电性更好，它们的PH值通常成弱碱性或中性。