三、炭黑在電力電纜中的應(yīng)用

輸電或配電用的電力電纜構(gòu)造是比較復(fù)雜的，以具有代表性的15kV地下電力電纜為例， 電纜的中心是金屬芯線(xiàn)，其外覆蓋一層充填有炭黑的聚乙烯半導(dǎo)電屏蔽層(亦稱(chēng)內(nèi)屏藪層)，然后覆蓋由交聯(lián)聚乙烯構(gòu)成的絕緣層，內(nèi)屏蔽層的作用是防止因在金屬芯線(xiàn)和絕緣層之間形成間隙而產(chǎn)生電暈放電。絕緣層之外是一層由填充有炭黑的聚乙烯絕緣屏蔽層(亦稱(chēng)外屏蔽層)，然后是由銅線(xiàn)構(gòu)成的中性線(xiàn)，最外則是電纜護(hù)套。

內(nèi)、外屏蔽層的基料常用EVA、EEA等交聯(lián)聚乙烯的共聚物，炭黑則常用導(dǎo)電性能較好的乙塊炭黑、油爐法導(dǎo)電炭黑或重油造氣副產(chǎn)炭黑。不同電纜制造廠(chǎng)家采用的炭黑品種和配合料的性能可能不同，但都把延長(zhǎng)電纜的使用壽命放在首位，因?yàn)殡娎|的初裝費(fèi)和發(fā)生故障后造成的損失和修復(fù)的費(fèi)用相比要低得多。

內(nèi)、外屏蔽料的質(zhì)量對(duì)電纜的壽命有顯著影響。一是屏蔽層必須十分光滑、平整，因?yàn)槠帘螌拥娜魏瓮钩龅拇命c(diǎn)都會(huì)增強(qiáng)局部電場(chǎng)而導(dǎo)致絕緣層被擊穿和電纜的過(guò)早損壞。炭黑中的雜質(zhì)(焦粒、耐火材料、鐵銹等)，以及炭黑分散不均，常常是形成這種疵點(diǎn)的主要原因。當(dāng)然，基料黏度過(guò)高時(shí)也容易形成這種疵點(diǎn)。因此必須選用篩余物很低的和容易分散的發(fā)黑，同時(shí)還應(yīng)來(lái)用熔點(diǎn)和黏度適宜的基料，以及剪切力大并有篩網(wǎng)的混合和擠出設(shè)備。

漏入電纜護(hù)套的水氣形成“水樹(shù)”現(xiàn)象，可能導(dǎo)致電纜的過(guò)早損壞?！八畼?shù)”意指高電應(yīng)力下聚合物破裂時(shí)，水在電纜內(nèi)形成的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。發(fā)黑的無(wú)機(jī)雜質(zhì)中的水溶性離子，可能是構(gòu)成這種“水樹(shù)”的原因。存在不同形式的“水樹(shù)”，但最有客的是在內(nèi)屏蔽層和絕緣層的界面間形成的。因此對(duì)屏戴料用炭黑要求有較高的化學(xué)清潔度，無(wú)機(jī)雜質(zhì)要少。

電纜中所用聚合物配合料的力學(xué)性能也是很重要的。此材料必須能承受溫度的周期性變化、臭氧的侵襲，以及其他環(huán)境因索的影響。電纜要在田野中安裝，為同長(zhǎng)度的電纜通過(guò)機(jī)械的方法連接在一起，并形成網(wǎng)絡(luò)。連接時(shí)，要剩去電纜端部的材料，使金屬導(dǎo)線(xiàn)之間在絞接后形成良好的接觸。每層電纜料的定伸應(yīng)力和撕裂強(qiáng)度，以及層和層間的附著力對(duì)于野外使用的電纜都很重要。電纜料的力學(xué)性能主要取決于所用基料的類(lèi)型，但加工條件、炭黑品種和用量也有一定影響。 電纜料中炭黑配合量較多時(shí)，材料的力學(xué)性能趨于降低，故對(duì)內(nèi)、外屏蔽料而言，采用導(dǎo)電性好的炭黑品種可以減少用量，從而能保持較好的力學(xué)性能。

四，炭黑在抗靜電塑料制品中的應(yīng)用

       塑料的電阻率一般在10¹²~10¹⁵Ω·cm，是良好的絕緣體，但容易積累電荷而帶靜電，不僅容易招惹灰塵，而且當(dāng)靜電壓增高到一定程度時(shí)則會(huì)產(chǎn)生放電，靜電放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花使易燃易爆物質(zhì)產(chǎn)生爆炸，損壞電子元器件，以及對(duì)人體產(chǎn)生傷害，因此對(duì)礦井、炸藥、醫(yī)療設(shè)備和電子工業(yè)用塑料制品要求具有抗靜電性能。

要使塑料制品具有靜電性能，可以采用以下方法，一是添加導(dǎo)電性填充料即各種金屬粉末纖維或炭黑，二是在塑料表面或?qū)娱g涂覆或噴鍍一層導(dǎo)電性材料，三是填充或涂覆抗靜電劑，四是使用共軛型或離子型高分子，也就是本身就導(dǎo)電的塑料。然而金屬粉末或纖維價(jià)格較高，涂覆或噴鍍加工費(fèi)用較高，抗靜電劑通常為水溶性，其耐久性不好，本質(zhì)型導(dǎo)電塑料價(jià)格也很高。由于炭黑價(jià)格較便宜，加工較方便，耐久性較好，因此是抗靜電塑料制品最常用的杭靜電劑，然而添加炭黑的塑料制品只能是黑色的，因此當(dāng)要生產(chǎn)淺色或彩色抗靜電塑料制品時(shí)只能采用其他方法。

礦井特別是煤礦井下作業(yè)時(shí)，需耗用大量通風(fēng)、排水、壓縮空氣和抽放瓦斯的管道，而且礦井水常為酸性、管道腐蝕很快，而且安裝維修時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度很大。塑料管輕便且耐腐蝕，因此，“以塑代鋼”是降低采煤鋼材消耗，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的良好途徑。但是，為了防止瓦斯爆炸，必須采用抗靜電阻燃塑料，其性能必須符合原煤炭工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)MT181—88“煤礦井下用塑料管安全性能檢驗(yàn)規(guī)范”要求，即負(fù)壓風(fēng)及抽放瓦斯用管;管內(nèi)、外管表面電阻值不得大于1x10⁶Ω，其他如給、排水、正壓風(fēng)和噴漿用管則不得大于1X10⁸Ω(其測(cè)量距離為100cm, 故相應(yīng)的表面電阻率分別為10⁴ ~10⁶Ω·cm)。目前煤礦以塑代鋼尚處于起步階段，國(guó)內(nèi)已見(jiàn)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用試驗(yàn)加有導(dǎo)電炭黑的抗靜電阻燃PVC管和網(wǎng)帶(代替金屬網(wǎng))的報(bào)道。

由于礦用塑料制品特別是負(fù)壓風(fēng)和抽放瓦斯用管的導(dǎo)電性要求較高，需要填充的炭黑量較多，這樣就會(huì)降低管材的機(jī)械強(qiáng)度，為此必須選用導(dǎo)電性能較好的炭黑以降低填充量。

電子工業(yè)用抗靜電塑料制品包括抗靜電靴、地板、包裝材料等。

在集成電路等電子元件的制造場(chǎng)所，適度降低人體帶靜電電壓是必要的，操作人員穿著抗靜電靴(<5X10⁷Ω)，室內(nèi)鋪以抗靜電地板(<10⁷Ω)，可以有效地除去人體帶電壓，減輕對(duì)電子元件的損壞概率。

電子工業(yè)用抗靜電包裝材料，按其形態(tài)可分為為包裝袋、托盤(pán)、容器、盒、元件槽/帶、泡沫、薄板(條)等，由于填充炭黑可基本滿(mǎn)足抗靜電要求，價(jià)格又較便宜故多采用炭黑，只是在導(dǎo)電性要求較高，或透明度要求較好的場(chǎng)合，才采用金屬膜或其他抗靜電劑。