炭黑的物理性质-密度、导电性

色素炭黑的密度有两种，一种是真密度，即由组成炭黑的元素及结构(或晶体结构)确定，在没有特别说明的情况下，炭黑的密度指真密度；另一种是倾注密度或视密度，其随炭黑的加工条件变化而不同，需经常测定。视密度主要为工程设备以及包装、贮运等容器的容积计算提供依据。 炭黑的石墨层间距比石墨大，其密度比石墨小。炭黑密度可用不同方法测定，代表性的测试方法有X射线衍射法和氦置换法。不同测试方法测定的炭黑密度不同。用X射线衍射法测定的炭黑密度一般为2.O4～2.11Mg·m；用氦置换法测定的炭黑密度一般为1.84～2.O6Mg·m，而石墨化炭黑的密度可达2.18Mg·m。

　　在橡胶工业中，多用常规混炼法将一定质量的炭黑混入已知密度的橡胶中，通过测试胶料密度来测定炭黑密度。用此法测定的橡胶用炭黑密度一般为1.80～1.86Mg·m，常取1.86Mg·m。粉状炭黑的倾注密度一般为30～48kg·m，增密后粉状炭黑的倾注密度一般为8O～190 kg·m，湿法造粒炭黑的倾注密度一般为3OO～500 kg·m。粒径小、结构高的炭黑倾注密度小。枣庄鑫源化工有限责任公司

　　导电性

　　色素炭黑的导电性与其结构(尤其是石墨微晶结构)、表面性质和粒径密切相关。炭黑在橡胶中的导电原理主要有导电通道和场致发射等机理。导电通道机理是炭黑聚集体在胶料中相互接触形成网络状通道而导电。场致发射机理是炭黑聚集体链之间的电势差足够大时会引发场致发射，使电子跃过势垒而导电。根据这些导电机理得出，炭黑粒子越小，即单位体积胶料的炭黑粒子越多，炭黑粒子间接触的几率越大或粒子间间距越小，电阻越小，导电性越好。在粒径相同的炭黑中，高结构炭黑的导电性好，这是高结构炭黑具有较多链枝，从而形成较多链枝交织的导电通道所致。炭黑表面挥发物或残留焦油状物多会在炭黑表面形成绝缘膜而降低炭黑导电性。将这类炭黑在真空或惰性气体中进行加热处理以除去表面绝缘膜，会使其导电性提高。表面粗糙度越大的炭黑导电性越好，这是因为在炭黑用量相同的胶料中，粗糙炭黑粒子间接触的几率比光滑炭黑粒子间大。

　　综上所述，粒子小、结构高、表面纯净和表面粗糙度大的炭黑导电性好。制备导电胶料时，色素炭黑的用量不能小于某一临界值，否则胶料中过少的炭黑不能形成导电通道或不能引发场致发射，使胶料的导电性不能达到要求。