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炭黑在塑料中的導電機理

編輯:卡松小編 來源:卡松化工 發布日期: 2019-10-29 16:06

  炭黑在塑料中的導電作用來自于炭黑聚集體或附聚體之間的相互接觸所形成的導電通道。
  
  當炭黑在塑料中配合量較低時,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,這時配合料的電性能受聚合物相所支配是不導電。當配合量增多時,聚集體之間的平均距離將減少。假設炭黑都被分散到單個聚集體的水平,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迅速下降。然而,炭黑實際將被分散為1-10um大小不等的聚集體或附聚體,在附聚體所在區域或其內部,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十分陡峭。
  
  附聚體大小對電阻率的影響,可以從混煉時間對電阻率的影響間接觀察到,因為混煉時間越長,附聚體的數量將增多,而大小將減少。
  
  配有炭黑的配合料,通常是在低于聚合物軟化點的溫度下使用的,當溫度上升時,配有炭黑的配合料的電阻率會上升,這種現象被稱為此配合料具有正溫系數(PTC),這是因為多數聚合物的熱膨脹系數較炭黑為大,溫度上升時,炭黑聚集體接觸點間的間隙趨于增大。這種現象可應用于開關電路中,使電路因溫度變化而開或關,或用以限制電路中功率大小。在這種應用中有兩點很關鍵,一是并用幾種炭黑比單用一種炭黑在溫度變化時,電阻率的變化更敏銳。另一點是配合料的電阻率在經歷多次溫度高低的周期性變化會發生變化,選用適當的炭黑品種、配合量和分散度可以降低這種溫度滯后性。
 

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