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人造石墨材料中按其所用主體原材料又可分為炭黑為絕熱材料
人造石墨是含量(即含碳量)的石墨,其雜質(zhì)含量?jī)H0.05%甚至10mg/kg以下;即所謂高純石墨,可以作為核反應(yīng)堆的減速材料和反射材料,還有精煉高純度金屬的石墨舟皿與坩堝,制造半導(dǎo)體用加熱器和模具,又可作為光譜分析用電極材料等。人造石墨材料中按其所用主體原材料又可分為炭黑基、焦炭基和天然石墨基三類,但是在炭黑基的原材料中也要配入少量焦炭,此外在碳素制品生產(chǎn)用高溫爐中亦采用炭黑為絕熱材料。因此可以說(shuō)炭黑是碳素制品工業(yè),特別是人造石墨制品的一種重要原材料,然而其用量和橡膠、塑料、涂料等工業(yè)比相對(duì)較少,且無(wú)公開統(tǒng)計(jì)數(shù)字,但僅從國(guó)內(nèi)一家大型碳素廠每年要用數(shù)以百噸計(jì)的炭黑來(lái)看,仍是炭黑行業(yè)值得重視的一個(gè)市場(chǎng)。
炭黑在塑料中的導(dǎo)電作用
炭黑在塑料中的導(dǎo)電作用來(lái)自于炭黑聚集體或附聚體之間的相互接觸所形成的導(dǎo)電通道。
當(dāng)炭黑在塑料中配合量較低時(shí),炭黑聚集體在聚合物中分散,聚集體與聚集體之間相距約10nm或更遠(yuǎn),這時(shí)配合料的電性能受聚合物相所支配是不導(dǎo)電。當(dāng)配合量增多時(shí),聚集體之間的平均距離將減少。假設(shè)炭黑都被分散到單個(gè)聚集體的水平,而且所有的聚集體在配合料中分布是均勻的,那么配合料的電阻率在炭黑配合量增加到聚集體能相互接觸之前將保持不變,此后再增加微小的量就會(huì)迅速下降。然而,炭黑實(shí)際將被分散為1-10um大小不等的聚集體或附聚體,在附聚體所在區(qū)域或其內(nèi)部,炭黑的配合量將高于聚合物中炭黑配合量的平均值,因此其局部電阻率將較低,其次在配合料中聚集體和附聚體無(wú)序而非均勻分布的,因此在配合料的電阻率變化將較為平緩而不會(huì)十分陡峭。
炭黑粒徑理論上,炭黑的粒徑越小,單位體積中的粒子數(shù)越多,有利
炭黑粒徑 理論上,炭黑的粒徑越小,單位體積中的粒子數(shù)越多,有利于提高導(dǎo)電性。這在橡膠用導(dǎo)電制品中是正常的。但在用于導(dǎo)電塑料制品時(shí),若炭黑粒子過(guò)小,因塑料塑化后剪切力小,故分散性差,炭黑以大量的小團(tuán)塊存在于基料中,使導(dǎo)電塑料制品的力學(xué)性能降低,失去實(shí)用價(jià)值。所以要把炭黑的粒徑控制在一定范圍內(nèi),才能保證炭黑既可在塑料中獲得良好的分散,又可大大增加塑料中單位體積內(nèi)的炭黑粒子數(shù),提高塑料制品的導(dǎo)電性能,同時(shí)不破壞或少破壞制品原有的力學(xué)性能。