导电炭黑的导电性能主要依赖于 比表面积 和 结构 两大特性。下面我帮您拆解说明:
🔬 1. 高比表面积 (High Surface Area)
定义:炭黑颗粒外部和内部孔隙的总表面积,一般用 BET(m²/g) 表示。
特点:
粒径越小,比表面积越大。
高比表面积意味着更多的接触点和电子传导路径,利于形成导电网络。
典型数值:
普通炭黑:30–100 m²/g
导电炭黑:200–1500 m²/g(如 Ketjenblack EC-600JD ~ 1400 m²/g)
影响:
高比表面积炭黑 → 电阻更低,导电性更好
但过高会增加分散难度、加工粘度
🔗 2. 高结构 (High Structure)
定义:炭黑一次粒子之间三维聚集的程度,通常通过 DBP 吸油值 (ml/100g) 衡量。
特点:
结构越高,炭黑颗粒形成的链状/枝状聚集体越发达,更容易在聚合物中构建导电网络。
典型数值:
低结构炭黑:40–80 ml/100g
中结构炭黑:80–120 ml/100g
高结构炭黑:≥ 150 ml/100g(Ketjenblack 可达 350 ml/100g 以上)
影响:
高结构 → 较低的渗透阈值(percolation threshold),少量添加即可形成导电通路
但过高结构会导致分散难度大,材料流动性变差
⚡ 导电机理
高比表面积 + 高结构 = 快速形成三维导电网络
在聚合物中,只要超过某个“临界填充量”,炭黑颗粒间开始接触/隧穿效应 → 材料整体由绝缘变为导电
📦 应用案例
防静电塑料:
需要表面电阻 10⁶–10⁹ Ω,常选用中等比表 + 高结构炭黑
高导电应用(电池、电缆屏蔽、涂层):
需要表面电阻 10²–10⁴ Ω,选用极高比表面积 + 极高结构的超导电炭黑(如 Ketjenblack、乙炔黑)
涂料/油墨:
要求分散性好、遮盖力强 → 选择比表适中、结构可控的导电炭黑
👉 总结一句话:
高比表面积提供更多电子接触点,高结构保证颗粒间快速连通,二者叠加是导电炭黑优异导电性的根本。