论炭黑对高分子材料电性能的影响

由于炭黑资源丰富、成本低、加工方便、性能稳定的优异特点，使炭黑填充型导电复合材料成为应用最广泛的导电复合材料，本文论述了炭黑的比表面积、结构性、表面化学性质、填充量对复合材料导电性能的影响，并探讨了不同高分子基体、不同加工工艺对炭黑分散状态及材料电性能的影响，叙述了改善炭黑分散状态的方法。     

压力对炭黑附聚体结构的影响研究

为了研究炭黑附聚体含量对橡胶补强的影响,本文在165MPa下将炭黑进行不同次数的压缩.采用SPM扫描了原样及压缩4次后的炭黑形貌;利用激光粒度分布仪测定了它们的粒径.讨论不同压缩次数下炭黑吸油值、吸碘值、CTAB及氮吸附值的变化规律.结果表明,从形貌图上看,压缩前后粒子的分布更加均匀.压缩后的颗粒粒径明显减小.随着压缩次数的增加,炭黑的吸油值都减小,且结构越高,减小值越大.炭黑的其余三个参数都随着压缩次数的增多而增大;其中,CTAB值和吸碘值的增幅较小,而氮吸附值增幅较大.     

炭黑添加剂对PAN原丝性能的影响

用炭黑改性聚丙烯腈原丝制得了中孔率大大提高的活性炭纤维。考察了炭黑对聚丙烯腈——二甲基亚砜纺丝溶液粘度、可纺位及纺得纤维微观结构、元素组成、力学性能和热性能的影响。由于炭黑具有纳米级的位径和粗糙的表面，因此可均匀分散于聚丙烯腈溶液及纤维中并与聚丙烯腈大分子结合，使其溶液粘度，粘流活化能增大。结晶度减小，但对其热性能影响不大。     

炭黑改性及对水性聚氨酯涂膜导电性的影响

采用原位乳液合成法,以炭黑（CB）为芯材、聚氨酯(PU)为壁材,制备表面均匀包覆聚氨酯的改性炭黑粒子（CB-PU）,通过FTIR、TG、SEM、EDS等表征了改性前后粒子的结构和形态;对粒子进行分散性试验,结果表明,CB-PU在水中的均匀分散性与稳定性相比CB明显提高;将改性前后粒子与水性聚氨酯（WPU）涂料复合得到不同CB含量的导电涂料（CB/WPU、CB-PU/WPU）,经涂覆、烘干得到导电膜材。研究结果显示,由于均匀包覆的壳层聚氨酯的亲水性,CB-PU能较为均匀地分散在WPU涂膜中;同时,由于CB-PU在涂膜中分散性的提高,极大地增大了涂料中导电粒子的网络密度和网络强度,CB-PU/WPU涂膜的导电性能显著提高;当保持体积电阻率约为3.3×103 Ω•cm时,CB质量分数由CB /WPU涂膜中的12 wt%下降到CB-PU/WPU 涂膜中的6 wt%;研究表明,通过在CB表面均匀包覆基体树脂层,可有效改进CB在基体中的分散性以及促进其导电网络形成。涂膜力学测试表明,添加改性后CB的涂膜断裂伸长较CB更优异,而强度有所下降。     

改性炭黑对复合材料介电性能的影响

为提高复合材料的介电性能,采用硅烷偶联剂KH550对炭黑表面进行改性,并与聚偏氟乙烯、钛酸钡制成复合材料,研究了复合材料介电性能.结果表明,硅烷偶联剂KH550改变了炭黑表面结构,使炭黑/聚偏氟乙烯复合材料的介电常数在104 Hz时提高了15％以上,填充钛酸钡后介电常数进一步增加,介电损耗可控制在较低的范围.     

温度和压力对炭黑补强作用的影响

炭黑与聚合物之间的相互作用是炭黑补强的最重要机理,通常以结合橡胶作为衡量标准。本文以低顺式,１,４－聚丁二烯橡胶充填４５份Ｎ２２０炭黑的胶料为对象,作了压力和温度对结合橡胶影响的研究。试验表明,高温高压增另了结合橡胶的量,同时用重力法测定的蔗样密度也得以增加。如提高温度和压力,聚合物能够更多地渗入炭黑。     

导电炭黑对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料电性能的影响

以导电炭黑填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料,通过测定复合材料的静电屏蔽电压、静电衰减时间、表面电阻率数值,对影响电性能的几个主要因素进行了研究。结果表明,导电炭黑填充复合材料的防静电效果显著,导电炭黑适宜用量为1.1~1.2份,粒度为7~9 nm;填充时,将导电炭黑直接加入到环氧树脂体系中,然后用高速分散机搅拌10~15 min。     

导电炭黑表面化学性质和表面形态对其导电性的影响

1引言 炭黑作为填充材料广泛用于橡胶和塑料中，以期改变这两种材料的力学、电学和光学性能。在生产导电性复合材料时，导电炭黑颇受人们青睐。导电炭黑可用于制造诸如电缆护套、汽车用特殊导电零件和燃料电池的电极等等。     

聚醚酰亚胺对炭黑填充环氧树脂复合材料导电性能和吸波性能的影响

利用反应诱导方法设计制备了炭黑(CB)包覆环氧树脂(EP)微球/聚醚酰亚胺( PEI)(EP/PEI/CB)复合材料.研究了该复合材料的微观结构,测量了其导电性能及在Ka波段的吸波性能,并与CB填充EP( EP/CB)复合材料进行了对比.结果表明,在EP/PEI/CB中,CB选择性分布在PEI相中并形成较规则的立体网状连续相,EP为30μm左右大小的微球分散相,与EP/CB相比具有更低的体积电阻率.EP/PEI/CB属于一种谐振腔式吸波体,在33 ～ 40 GHz范围具有较好的吸波性能且优于EP/CB,最大吸收峰出现在35.61 GHz,峰值反射率(R)为-17.40 dB,吸收带宽3.22 GHz(R＜-10 dB).     

加工工艺对聚乙烯/乙炔炭黑复合材料中炭黑分散性的影响

采用表面电阻的统计分析、力学性能测试及扫描电镜分析等手段研究了不同工艺方法和工艺条件对聚乙烯/乙炔炭黑复合材料中炭黑分散性的影响。结果表明:与开炼工艺相比,通过密炼工艺制得的试样中炭黑的分散性更好;采用密炼工艺,转速为30 r/min,密炼5 min后出料,裁成小块投入混炼室再密炼5 min,制得的试样中炭黑的分散性最好;高转速、长时间的密炼工艺对炭黑聚集体结构有一定程度的破坏。     

水性体系pH值对炭黑分散的影响

本文在测定了三种不同炭黑的表面酸碱性的基础上,分别考察了分散剂结构、炭黑的表面性质对炭黑粒子与分散剂之间锚接强度的影响以及pH值对炭黑粒子间电斥力的影响。研究发现以离子型聚合物分散剂分散炭黑时,粒子间主要靠分散剂吸附层产生的位阻斥力达到分散稳定;而以非离子表面活性剂为分散剂时,由炭黑粒子表面酸性官能团解离所产生的电斥力对分散体系中粒子的分散稳定起着重要的作用。水性分散体系中,体系pH值的增加有利于炭黑表面酸性官能团和分散剂盐基亲水端的解离,从而增加粒子间的电斥力,提高炭黑的研磨效率和分散稳定性。     

炭黑造粒对天然橡胶加工和物理机械性能的影响

炭黑是橡胶工业中不可缺少的原材料,在橡胶制品中发挥了着色、补强、导电、导热、抗紫外线等功能,橡胶制品的许多性能都与炭黑有直接关系。炭黑对橡胶制品性能的影响主要与炭黑的粒径、表面活性、结构度、用量以及炭黑在橡胶中的分散性有关。在炭黑品种确定的情况下,炭黑用量和在橡胶中的分散性就成为影响橡胶性能的主要因素之一。     

硫化工艺对炭黑补强EPDM物理性能和介电性能的影响

乙烯-丙烯-二烯三聚物（EPDM）是目前最常见的市售弹性体之一，可用于多种配方。由于EPDM存在着饱和主链，因而具有耐臭氧性、耐热性和抗湿性、低温屈挠性、大范围的拉伸强度和优异的绝缘性能。     

填料处理和交联对炭黑填充EVA复合材料性能的影响

考察了导电炭黑填充乙烯-乙酸乙烯酯复合材料(EVA，28％VA)的力学性能、动态力学性能和导电性。炭黑在向EVA基质内添加前，先用硝酸进行处理，并对上述性能进行了测定。研究发现，酸处理炭黑表现出更强的填料一聚合物相互作用，这反映在这些复合材料的力学性能提高和导电性改善上，尤其是依照温度来量度时。还考察了聚合物基质的硫化对力学性能和导电性的影响，发现在聚合物基质中引进交联键可提高其力学性能及其导电性的热稳定性。作为比较，尚研究了炭黑填充三元乙丙橡胶(EPDM)和EVA—EPDM(50／50)并用胶的导电性。     

加工助剂对炭黑填充丁腈橡胶性能的影响

在填充50份(质量,下同)高耐磨炭黑(HAF)且用过氧化物硫化的丁腈橡胶(NBR)中使用一种新型加工助剂M(一种具有特定相对分子质量的含醚键和羟基等多种官能团的氟硅化合物),测定了炭黑填充NBR胶料的门尼黏度、硫化特性和硫化胶的物理机械性能,用橡胶加工分析仪和扫描电子显微镜对其进行了分析,并与加入硅烷偶联剂Si69及常用的以脂肪酸酯和不饱和脂肪酸锌皂为主要成分的2种分散剂进行了比较。结果表明,使用上述加工助剂均有利于炭黑在NBR胶料中的分散,胶料的加工性能和硫化胶的物理机械性能均得到不同程度的改善;以脂肪酸酯和不饱和脂肪酸锌皂为主要成分的分散剂能延缓炭黑填充NBR胶料的过氧化物硫化和降低硫化胶的交联密度;随着Si69的用量在2.0～6.0份范围内增加,胶料的正硫化时间减小,硫化胶的交联密度和定伸应力增加,而硫化胶的撕裂强度、耐热空气老化性、耐热油性、耐压缩永久变形性能和溶胀指数有下降的趋势;在Si69用量2.0～6.0份内及用量相同时,与无加工助剂和使用其他加工助剂相比,加工助剂M对胶料的硫化无明显影响,能够改善其加工性能,硫化胶的综合性能较好,其中耐热和压缩永久变形性能的改善最为明显。