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炭黑填充導電材料的研究

成型溫度、壓力及延伸率對電阻值都有影響，在導電塑料加工成型時，為了取得分散成各向異性的效果及把由于剪切力造成的炭黑結構破壞減小到限度，對一些加有彈性體、橡膠作為基體的導電塑料，往往需要交聯或加硫硫化，這時交聯、加硫條件、混合料的熟化及存放時間等都會影響材料導電性。盡管炭黑填充導電塑料的研究已有很大進展，但一些影響因素的試驗數據還很缺乏。隨著納米技術的發展，炭黑填充導電材料出現新的特性，炭黑填充導電材料的研究也將更加廣闊。

炭黑粒徑比表面積和性能關系

黑度與粒徑 黑度直接與炭黑的粒徑相關，粒徑越小，比表面積愈大，炭黑的黑度越高。這是因為盡管原生粒子已熔合成原生聚集體，但是其比表仍能起作用，原生粒子細，則凝聚體的比表面積越大。所顯現的顏色更黑，防紫外線作用更佳。由于細粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高，所以著色力更強。但是當粒徑減小時，由于藍光被優先吸收，為此色調變成棕相。 細微原生粒子賦予炭黑更大的比表面積，同時增加分散難度，一般通過表面處理可調整潤濕性和改善分散性。 炭黑粒徑比表面積和性能關系 性能 高比表面積小粒徑 低比表面積 大粒徑 性能 高比表面積小粒徑 低比表面積大粒徑 主色黑度 更深 更淺 著色性 更高 更低 粘度 更高 更低 導電性 更高 更低 紫外光吸收 更好 更差 分散 更難 更易 潤濕 更慢 更快 成本 更高 更低

炭黑聚集體間的相互作用

應根據要求的性能，抓住主要矛盾，兼顧其他，合理選擇炭黑用量。例如，為了提高膠料的耐磨耗性，選用細粒子炭黑時用量較少，而選用高結構細粒子炭黑，用量還可減少，這樣就不至于因為用量過大而降低回彈性，有利于保持較高的耐屈撓龜裂性能喝回彈性，減少生熱，保證在實際使用中有較好的耐磨性能。

一般的說，在膠料中炭黑聚集體間的相互作用開始急劇增加時的炭黑配合量為配合量，炭黑粒徑越小，表面活性越大，結構越高，達到拉伸強度時的炭黑用量就趨于減少，通常炭黑用量在40-60份時既能賦予橡膠制品較好的性能指標。配合量，硬質炭黑在20%-23%左右，軟質炭黑在23%-26%左右。

炭黑比橡膠價格低,故一般配方傾向于多用炭黑

炭黑配合量對于不同橡膠，不同溫度是不相同的，對于結晶性天然橡膠來說，配合量是使橡膠分子鏈在大變形時易于取向生成結晶，因而炭黑用量較少；而對于非結晶型的丁苯橡膠而言，則是增加分子鏈間的吸引力，由此增加彈性體的強度，獲得補果，因而炭黑用量較多。另外，同一彈性體和同一填料，在混煉溫度為100℃時的填充量比20℃時的填充量大。

炭黑比橡膠價格低，故一般配方傾向于多用炭黑。但是，如果炭黑用量過多，反而會使硫化膠的物理性能下降，達不到應有的補果。一是由于相對減少了橡膠用量，二是由于分散性不好，削弱了橡膠和炭黑間的相互作用，所以強度下降。故應該綜合考慮膠料的加工性、滯后性以及破壞特性，選用適當配合量。