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不同粒径的碳纳米管,在橡塑制品应用中电阻率变化大吗

河南碳黑(炭黑)工业集团 | 导电炭黑,乙炔炭黑专业生产厂家 | 发布时间: 2024-12-05 | 90 次浏览 | 分享到:

不同粒径的碳纳米管在橡塑制品应用中,其电阻率变化存在较大差异,具体如下:

小粒径碳纳米管


更容易形成导电网络:小粒径的碳纳米管,如单壁碳纳米管,其直径通常在 1-2nm 左右,由于粒径小,比表面积大,在橡塑制品中更容易均匀分散,且相互之间更容易接触形成导电通路。例如在一些高端的电子橡胶制品中,添加少量的小粒径碳纳米管就能使电阻率显著降低,形成较好的导电性能,满足产品的抗静电等需求5.

较低的添加量即可达到效果: 因为其容易形成导电网络的特性,所以在达到相同的电阻率降低效果时,小粒径碳纳米管的添加量相对较少。一般在橡塑制品中,添加量在 0.5%-2% 左右时,就能使制品的电阻率降低到 10²-10⁴Ω・cm 左右,相比其他粒径较大的导电填料,大大减少了对橡塑制品本身性能的影响5.

中等粒径碳纳米管


兼顾分散性和导电性能:中等粒径的碳纳米管,例如多壁碳纳米管中直径在 20-40nm 的,其在橡塑制品中的分散性虽不如小粒径碳纳米管,但也能较好地分散在基体中。同时,其自身的管径相对较大,在形成导电通路时也具有一定的优势,能够在一定程度上平衡分散性和导电性能之间的关系15.

添加量与电阻率变化呈较稳定关系:随着中等粒径碳纳米管添加量的增加,橡塑制品的电阻率会逐渐降低。当添加量从 2% 增加到 5% 时,电阻率可从 10⁵Ω・cm 左右降低到 10³Ω・cm 左右,这种变化趋势相对较为稳定,有利于在实际生产中根据对电阻率的具体要求来精确控制添加量16.

大粒径碳纳米管


形成导电通路难度增加:大粒径的碳纳米管,如直径在 60-100nm 的多壁碳纳米管,由于其粒径较大,在橡塑制品中分散时更容易发生团聚现象,导致其难以在基体中均匀分布,从而影响导电通路的形成。即使添加量较多时,也可能因为团聚而无法充分发挥其导电性能,使得电阻率降低效果不明显156.

高添加量下对电阻率影响有限:通常需要较高的添加量,如 8%-15% 左右,才能使橡塑制品的电阻率有较为明显的降低,但即使在这样高的添加量下,其电阻率也只能降低到 10⁴Ω・cm 左右,相比小粒径和中等粒径碳纳米管,在达到相同电阻率降低效果时所需的添加量更大,且对橡塑制品的力学性能等其他性能的影响也更为显著56.