最早的炭黑導電化合物可以追溯到20世紀八零年代，目前炭黑高分子材料可以涵蓋廣泛的電導率范圍和多種聚合物基材，并被應用于靜電放電（ESD）、爆炸性環境（Ex/ATEX）和金屬替代應用，可通過注塑、擠出、吹塑、拉絲、發泡等各種成型工藝生產。

導電炭黑作為生產導電塑料化合物最為可靠且具備經濟效益的一款導電填料，被大量用于復合改性導電防靜電電磁屏蔽塑膠。經過多年炭黑化合物改性技術經驗的積累，我們認為完美炭黑化合物背后的秘密在于三個重要因素：

1.選擇適配的炭黑

2.配置正確的配方

3.優化改性技術

每一款優秀的炭黑化合物背后都經過了長期的實驗和驗證，復合改性廠商的目的就是確保通過正確的途徑充分利用炭黑和化合物基材的特性，得到能夠滿足產品最終預定目標的炭黑化合物。

第一步：如何選擇合適的炭黑

炭黑的品種非常之多。在汽車輪胎中可以完美工作的炭黑并不適合導電化合物，作為染料使用的炭黑也不能用于導電化合物。選擇具有固有特性的導電炭黑是炭黑化合物改性的重要第一步。影響炭黑導電性能的最重要的因素是其結構。

高結構性：炭黑的結構性是指大量非常細的（支化和交聯原生粒子）炭黑粒子間聚成凝集體（鏈狀或串成葡萄狀）的程度，由凝聚體的尺寸、形態和每一凝集體中粒子數量所決定。組成聚集體的粒子越多，結構性越高，網狀鏈堆積越緊密，越容易在塑膠基材中形成導電空間網絡通道，導電性越好，而且不易破壞。結構高的炭黑除了導電性能好之外對材料的硬度和定伸應力也有較好的作用。

炭黑的的一次結構（原生結構）：炭黑的制造過程一直處于很高的高溫之下，相鄰的粒子同時生成后互熔成鏈狀，并占有三度空間的聚集體結構。

炭黑的二次結構（暫時結構）：在后加工階段，一次結構之間由于物理吸附或范德華力或靜電而形成較為松散的結構。

一般而言,炭黑的一次結構牢固,在塑膠改性的過程中不易被破壞,存在于導電防靜電塑膠制品之中。而炭黑的二次結構較疏松，在炭黑的造粒、 壓縮和塑膠材料的改性混煉過程中易被破壞。

這種高結構性是導電化合物的理想選擇，它能以較低的負載水平達到所需要的導電性。

上圖-炭黑的結構性

粒徑小：炭黑粒子的粒徑越小，則它們的比表面積就越大，單位體積內的顆粒數量就越多，越容易彼此接觸形成網狀通路。超導電炭黑具有最小的粒徑，可提供最高的導電性能。

炭黑的比表面積是指單位質量或單位體積（真實體積）中炭黑粒子的總表面積，單位為m2/g或m2/cm3。炭黑的比表面積有外表面積（光滑表面）、內表面積（孔隙表面積）和總表面積（外表面積和內表面積之和）之分。

上圖-炭黑的比表面積

高孔隙率：一般用吸油值(DBP)來表示炭黑的孔隙率，吸油值DBP越大，導電性越好。

表面官能團少：炭黑的生產過程中，表面經常形成一些活性含氧基團，這些官能團的存在會影響電子的遷移，導致塑膠材料的導電性能下降，通常采用PH值來表征該項指標，表面官能團少的炭黑通常成弱堿性或中性。爐法碳黑：大多是醌基，PH值大約為9，氣法碳黑：大多是羧基，PH值大約為4。

上圖-炭黑的含氧集團

第二步：設計正確的配方

當炭黑在聚合物中超過一定的負載水平后，導電炭黑能將電絕緣聚合物轉化為導電塑料。炭黑的增加而導致的聚合物體積電阻率降低可以通過滲流模型來描述。炭黑的滲流行為取決于導電炭黑的質量。

通過積累足夠多的數據模型，可以根據需要選擇最佳的炭黑填充比例，來達到產品所需的電氣性能。找到正確的負載水平在炭黑導電化合物配方設計中是非常重要的。過低的炭黑含量將使電導產生盲區從而無法達到產品的導電性能要求，而過高的炭黑填充量不僅會對化合物的機械性能產生負面影響，而且還會影響流動性，導致聚合物的工藝適應性降低，另外高炭黑含量還會增加材料的成本。

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