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导电石墨粉和导电碳黑有什么不同?
石墨粉的导电性主要取决于纯度,即含碳量,石墨化度(石墨化度是衡量炭素物质从无定形炭通过结构重排,其晶体接近完善石墨的程度)以及粉体颗粒大小、形态等因素。可膨胀石墨制备用的初始原料系高碳鳞片状石墨 ,其余化学试剂如浓硫酸(98 %以上) ,过氧化氢(28 %以上) ,高锰酸钾等均使用工业级试剂。制备的一般步骤为:在适当温度下 ,将不同配比的过氧化氢溶液、天然鳞片石墨和浓硫酸以不同的加入程序 ,在不断搅拌下反应一定时间 ,然后水洗至中性,离心分离,脱水后于 60 ℃真空干燥。一般来讲,粉体纯度越高、石墨化度越高、粒径分布越宽、长径比越高,则导电性越好。
导电碳黑是一个统称,它泛指导电能力强于普通炭黑、色素炭黑的特殊炭黑品种。根据导电能力大小,从低到高以此可分为CF导电碳黑、SCF超导电碳黑、XCF特导电碳黑。从生产方法来讲,可以分成乙炔炭黑,重油炉法炭黑,重油造气副产炭黑三大类。
碳黑属于无定形碳,是由烃类化合物经不完全燃烧或热裂解而产生的微细粉末。鳞片石墨结晶完整,片薄且韧性好,物化性能优异,具有良好的热传导性、 导电性、抗热震性,耐腐蚀性等。主要组成物是碳元素,以近似球体的胶体原生粒子及聚集体形式存在,还含有少量的氢、氧、硫、灰分、焦油和水分。炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。
目前常用吸油值表示结构性,吸油值越大,炭黑结构性越高,容易形成空间网络通道,而且不易破坏。高结构炭黑颗粒细,网状链堆积紧密,比表面积大,单位质量颗粒多,有利于在聚合物中形成链式导电结构。粒径分布宽的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能赋予聚合物导电性。可用统计方法解释这个现象。粒径分布宽的炭黑,少数大直径粒子需要数目巨大,直径更小的粒子给予补偿,相同平均粒径分布宽的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子总数。
所谓无定形碳,并不是指这些物质存在的形状,而是指其内部结构。实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体,而是具有和石墨一样结构的晶体,只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱且不规则,晶体形成有缺陷,而且晶粒微小,含有少量杂质。大部分无定形碳是石墨层型结构的分子碎片大致相互平行地,无规则地堆积在一起,可简称为乱层结构。
由于真正导电性优异的是石墨化的碳,石墨化程度越高,导电性越好。
所以一般来讲,石墨粉的导电性优于碳黑(两者均纯度很高的情况下,如果纯度不高,没可比性)。可膨胀石墨制备用的初始原料系高碳鳞片状石墨 ,其余化学试剂如浓硫酸(98 %以上) ,过氧化氢(28 %以上) ,高锰酸钾等均使用工业级试剂。制备的一般步骤为:在适当温度下 ,将不同配比的过氧化氢溶液、天然鳞片石墨和浓硫酸以不同的加入程序 ,在不断搅拌下反应一定时间 ,然后水洗至中性,离心分离,脱水后于 60 ℃真空干燥。但在塑料体系中,为什么碳黑添加较少的质量能达到优于石墨的导电性呢?
这是因为,在聚合物体系中,起导电作用的因素除了所加导电粉体本身的导电性外,还与导电粒子在聚合物中的分布状态有关。同等质量的碳黑和石墨,由于碳黑比重更小,其在聚合物中占据了更大的体积分数,有利于形成导电网络,从而获得了比石墨粉做填料更好的导电效果。但在高聚集的状态下,石墨聚集体的导电性要远好于碳黑。这就是为什么好的导电电极材料是用石墨做的,而不是用碳黑做的。
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更新时间:2019-02-08 20:04:08 【
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