导电炭黑的添加量对矿管制品的导电性能和物理性能存在多方面的影响,以下是具体情况:
对导电性能的影响
导电性能提升:随着导电炭黑添加量的增加,矿管制品中的导电网络逐渐完善,更多的炭黑颗粒相互连接形成通路,电子更容易在其中传导,从而使制品的导电性能不断提高。当添加量达到一定程度后,导电性能的提升会逐渐趋于平缓,此时继续增加添加量,对导电性能的改善效果不再明显。
逾渗阈值:在添加初期,导电炭黑的量较少时,炭黑颗粒在矿管制品中呈孤立分散状态,导电性能较差。当添加量达到某一临界值,即逾渗阈值时,炭黑颗粒开始相互接触形成连续的导电通路,导电性能急剧上升。不同种类的导电炭黑和矿管基体材料,逾渗阈值有所差异。
对物理性能的影响
力学性能
拉伸强度和模量:在一定添加量范围内,导电炭黑能够起到补强作用,提高矿管制品的拉伸强度和模量。这是因为炭黑颗粒与聚合物基体之间存在物理吸附和化学结合等相互作用,限制了聚合物分子链的运动,使材料的刚性和强度增加。然而,当添加量超过一定限度后,炭黑颗粒容易发生团聚,形成应力集中点,导致矿管制品的拉伸强度和模量下降。
断裂伸长率:随着导电炭黑添加量的增加,矿管制品的断裂伸长率通常会逐渐降低。这是因为炭黑颗粒的加入限制了聚合物分子链的伸展和滑移,使材料的柔韧性下降,在受到外力作用时更容易发生脆性断裂。
硬度:导电炭黑的添加会使矿管制品的硬度增加。炭黑颗粒在基体中起到了填充和增强的作用,阻碍了外力对材料的压入和变形,使制品表面更耐磨、更抗刮擦,但添加量过多可能导致制品过硬变脆,影响其实际使用性能。
热性能
热稳定性:适量添加导电炭黑可以提高矿管制品的热稳定性。炭黑能够吸收热量并将其散发出去,同时还能在一定程度上抑制聚合物分子链的热运动,减少材料在高温下的变形和降解。但如果添加量过大,可能会影响矿管制品的热导率,导致热量在制品内部积聚,反而降低其热稳定性。
热膨胀系数:导电炭黑的加入通常会降低矿管制品的热膨胀系数,使制品在温度变化时的尺寸稳定性更好。这是因为炭黑颗粒对聚合物分子链的限制作用,减少了材料在受热时的膨胀程度。
耐化学性:添加导电炭黑可以在一定程度上提高矿管制品的耐化学性。炭黑颗粒能够在制品表面形成一层保护膜,阻止化学介质的侵入,同时还能与聚合物基体协同作用,提高材料的化学稳定性。但如果添加量过多,可能会导致炭黑在制品表面团聚,影响保护膜的均匀性和完整性,从而降低耐化学性。