炭黑知识
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炭黑的导电性能

2021-08-051950

炭黑是一种半导体材料,常用电导率或它的倒数电阻率表示它的电性能。炭黑的导电性与其微观结构、粒径大小、结构、表面性质等密切相关。

炭黑的微观结构赋予炭黑导电性。天然石墨单晶或高度定向的热裂解石的电性能类似于半金属性质,即它的价电子与导电电子带之间的能带很低,小于0.04eV。而由于石墨层的取向,在电性能方面也存在着明显的各向异性。石墨单晶在轴方向的比电阻大约为5X 10-8• cm,但在希直径石墨层的。轴方向福比电阻则为5 X 10-9 • cm,髙出10,倍。对炭黑聚集体而言,由于石墨层取向的同心圆性质,绝大部分接触都是沿着C轴方向,其电阻率要高于石墨。

炭黑的物理化学性质与其导电性有关。一般来说,粒子越小,导电性能越好,这是由于增加广单位体积内炭黑的粒子数,从而増加了接触点或在分散体系中减小了粒子间距,使电阻减小,导电性增加。细粒子炭黑具有很高的导电性。炭黑结构也是影响炭黑导电性的最重要因素,高结构炭黑较正常结构或低结构炭黑具有良好的导电性。这显然是由于炭黑的链枝结构(纤维结构)的存在,交织联结形成更多的导电通路所致。炭黑表面挥发物或残留的焦油状物质(即溶剂抽岀物)使炭黑表面覆盖一层含氧化合物的膜成油状分子薄膜,形成了绝缘层,增加了炭黑的电阻,使导电性降低。将炭黑在真空或懵性气 氛中加热除去含氧基团和油状物质后,导电性会明显增加。炭黑表面粗糙度,即孔隙性也影响炭黑的导电性。表面粗糙多孔的炭黑其导电性增加,这是由于当填充量一定吋,多孔的炭黑粒子比实心粒子的粒子间距要小。所以,导电性能好的炭黑要具备粒子细、结构高、表面 纯净、粗糙多孔的特点。

炭黑电阻的测量-般是在压缩状态下进行.因为未压缩的粉状炭黑体积多变,并含有高达90%以上的空隙。经造粒密实的炭黑中仍有 80%左右的空隙,大多数炭黑如按粒子堆积计算,其空隙体积为40% 左右。炭黑中存在这么多的空隙,并易变,如不经一定程度压缩则无法准确的测量其比电阻。压缩主要是消除炭黑中过多的空隙,并增加聚集体间接触或缩小粒予间距,因此在一定的压力条件下才能比较不同炭黑的导电性。总的来说,压缩炭黑的电阻率随所施加压力(压 强)的增加而减小。


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