碳系導電填料 碳系導電填料主要包括炭黑、石墨、碳纖維和碳納米管四大類。
炭黑是由烴類化合物經熱分解制得的。由于制造工藝的不同,炭黑的結構形態會有很大區別,其導電性能也不同。一般來說,高形態結構的炭黑(如乙炔炭黑),其粒子鏈和網絡能形成導電性配合體,則導電性很高;而低形態結構的炭黑,缺乏粒子鏈,導電性就較差。用于導電涂料和其他導電制品的炭黑常采用導電槽黑、導電爐黑、超導電爐黑、特導電爐黑、乙炔炭黑。炭黑雖然導電性不好,但是能滿足防靜電的要求,具有優越的耐候性、耐化學品性,且成本低,來源豐富,如用量得當,對涂料的物理性能影響不大,故炭黑被廣泛應用于防靜電涂料中。炭黑作導電填料最大的缺點是本身為黑色、添加量大、制品只能做成灰色和黑色等幾種簡單的深色,很難調制成其他明亮的顏色,因此多被用來作導電中底涂層。
石墨的層狀結構決定了它的導電性,這是由于晶體中未參與雜化的P電子比較自由,相當于金屬晶體中的自由電子。因此石墨也是可供選用的導電填料。實踐中常將石里和炭黑混合使用,或將導電率不同的炭黑混合使用,來滿足不同的要求。將天然麟片狀石墨經插層、水洗、干澡、高溫膨化后得到一種疏松多孔的蟠蟲狀物質,叫膨脹石墨,又稱柔性石墨,有著與粉狀石里不同的導電機理。膨脹石墨蠕蟲是一種蠕蟲狀納米管材,本身形成了很好的導電通路,將它作為導電填料,當其濃度達到蠕蟲間能夠互相咬合時,蠕蟲便如同金屬導線一般,從而具有了良好的導電性能。實驗數據表明蠕蟲填料涂層具有非常穩定的體積電阻率,幾乎不隨其他填料的加入量而發生變化。研究顯示,以膨脹石墨蠕蟲為填料的電阻率比以石墨粉為填料的涂料電阻率低4-6個數量級。
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