本篇文章，炭黑產業(yè)網(wǎng)小編將要帶大家了解中國導電炭黑行業(yè)現(xiàn)狀，在了解導電炭黑之前，炭黑產業(yè)網(wǎng)小編先帶大家以思維導圖的形式整體了解一下炭黑產品的分類及應用，方便大家對導電炭黑有一個更清晰且系統(tǒng)的認識。普遍認為炭黑應用于兩大分支，一類是橡膠炭黑，另一類則是非橡膠炭黑，之所以這樣劃分是因為絕大多數(shù)的炭黑均運用于橡膠，炭黑產業(yè)網(wǎng)綜合查閱資料發(fā)現(xiàn)，橡膠工業(yè)使用的炭黑約占整個炭黑產量的90%。主要用于汽車輪胎、拖拉機輪胎、飛機輪胎等各種類型的輪胎，而剩余的炭黑產品也稱特種炭黑則運用于色素、塑料、導電等。本篇文章中，炭黑產業(yè)網(wǎng)小編將主要帶大家了解導電炭黑。
我們先回顧一下炭黑的基本常識，炭黑的主要成分是碳，其基本粒子尺寸在10--100nm之間，因此具有優(yōu)良的橡膠補強、著色、導電或抗靜電以及紫外線吸收功能，是人類最早開發(fā)和應用的納米級材料。炭黑是由烴類化合物(液態(tài)或氣態(tài))經(jīng)不完全燃燒或熱裂解生成的，主要由碳元素組成，以近似于球體的膠體粒子及具有膠體大小的聚集體形式存在。炭黑的外觀為黑色粉末。炭黑作為一種功能性材料，在很多領域中有著不可代替的作用。炭黑是橡膠補強填充劑，是僅次于生膠的第二位橡膠原材料。炭黑也作為著色劑、紫外線屏蔽劑、抗靜電劑或導電劑，廣泛應用于塑料、化纖、油墨、涂料、電子元器件、皮革化工和干電池等很多行業(yè)制品中。炭黑還可用于冶金及炭素行業(yè)內，作為高純碳材料。炭黑按照用途可以分為兩大類，即橡膠炭黑和特種炭黑，而導電炭黑即炭黑在導電劑領域的應用。
一、什么是導電炭黑?
導電炭黑是具有低電阻或高電阻性能的炭黑?？少x予制品導電或防靜電作用。其特點為粒徑小，比表面積大且粗糙，結構高，表面潔凈(化合物少)等。
導電炭黑亦稱特種炭黑或專用炭黑，因其性能優(yōu)異、價格相對低廉，被導電和防靜電行業(yè)廣泛使用。炭黑填充型導電高分子材料已逐步形成一個新興的化工產業(yè)，包括功能高分子材料、特種和新型涂料、輻射交聯(lián)材料、特種和新型橡膠塑料制品等十余類，日益受到人們廣泛的關注。導電炭黑廣泛應用于礦用管材、電纜屏蔽、活性炭加工、航天航空、電子電器、石油化工、交通車輛等國民經(jīng)濟諸多領域。
炭黑作為一種導電劑也是鋰電池的關鍵輔助材料，涂覆在正極材料和負極材料上。在極片制作時會加入一定量的導電劑，用于增加電子和鋰離子的導電性，通過在活性物質表面形成導電網(wǎng)絡加快電子傳輸速率，同時可吸收和保持電解液，為鋰離子提供更多電解質界面，從而提高電池充電效率和延長電池使用壽命。現(xiàn)有主流導電劑有三類，包括導電炭黑、碳納米管和石墨烯。球面導電炭黑的接觸面積小，導電性能弱于其他兩種;管狀碳納米管導電性優(yōu)異但價格高;片狀石墨烯由于形狀原因對于電流正向流通會有一定的阻礙。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術的進步，人們對導電性功能高分子材料的需求顯著增長。炭黑填充型(或稱添加型)導電高分子材料，就是以普通高分子材料為基體或載體，與導電炭黑進行復合而制得的一種功能材料，而這種材料也正是人們對其功能需求的一種表現(xiàn)。
二、主流導電炭黑性能比較
在市場上有很多導電劑，傳統(tǒng)的導電劑是炭黑和導電石墨，其中炭黑又分為super p(簡稱sp)、乙炔黑、科琴黑。而隨著科技的發(fā)展，很多新型的導電劑也隨之出現(xiàn)，如VGCF、碳納米管、石墨烯，不同于傳統(tǒng)的導電劑炭黑和導電石墨都是顆粒狀，新型的導電劑多是管狀和片狀。下面這個圖標則是市面上主流導電炭黑性能比較，包括它們的導電性能、添加量、優(yōu)勢以及劣勢。
三、導電炭黑特性
1、比表面積大
比表面積越大，碳黑粒子尺寸越小，單位體積內的顆粒就越多，越容易彼此接觸形成網(wǎng)狀通路，因此比表面積越大，導電性就越好。
2、分散性能良好
高結構和柔軟的顆粒外觀，易于加工分散，使材料的電性能/機械性能得以均衡，終制品外觀光潔流暢。
3、表面化學特性
在碳黑生產過程中，碳黑表面常形成一些活性含氧基團，這些官能團的存在影響電子的遷移，會使導電性下降，可采用PH值來表征該項指標，表面官能團少的碳黑通常成弱堿性或中性。
4、導電性能優(yōu)異
高結構炭黑，很低的添加量即可達到優(yōu)異的導電性能，二次破碎后導電性也基本不受影響。導電炭黑產品具有很大的靈活性，可根據(jù)不同的應用需要選擇金屬鍍層、粒子核種類、粒子大小及粒子形狀等以達到不同的導電及屏蔽要求。
四、高性能導電炭黑怎么選擇?
導電碳黑是一種特種碳黑，它們必須具備這些基本特性，如比表面積大、捕捉電子的雜質少、結晶度比較好等。
導電碳黑的結構性是表示非常細的碳黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度，由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝集體中粒子數(shù)量所決定;組成聚集體的粒子越多，結構性越高;形成網(wǎng)狀結構的幾率越大，導電性越好：
由大量支化和交聯(lián)原生粒子構成的凝集體組成碳黑稱為“高結構”碳黑。結構性高表示鏈狀或串成葡萄狀的結構越發(fā)達，容易形成空間網(wǎng)絡通道，而且不易破壞。
高結構碳黑顆粒細，網(wǎng)狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質量顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈式導電結構。
一般用吸油值(DBP)來表征碳黑的孔隙度，即結構性， 吸油值DBP越大，碳黑結構性越高，導電性越好。
五、導電炭黑主要應用
1、防靜電產品
導電發(fā)泡管，充電輥，靜電消除器，防靜電輸送帶，防靜電膠板，防靜電箱、中空板，防靜電管，醫(yī)用橡膠制品，地毯，復印機輥，印刷機輥， 電子組件包裝薄膜，防爆電纜;還有抗靜電臺墊，抗靜電鞋底等。
2、導電產品
電纜屏蔽料，面狀發(fā)熱體，導電薄膜，彈性電極，印刷電路，導電涂料，導電油墨、導電纖維，導電皮革制品及粘結劑。礦用運輸帶，礦用塑料管，礦用導風筒等。
六、為什么導電炭黑能夠被廣泛應用于電池中?
導電碳黑能夠被廣泛應用于電池中，原因有以下幾個方面：
1、導電碳黑有一個獨特的分支形式，大量導電接觸點。
2、超導炭黑具有很高的導電性，少量的添加就能實現(xiàn)高導電性。
3、使用量小，使其能夠填充更多的活性物質，提高電池的容量。
4、在充、放電過程中，電池電阻的大小不隨著電池體積的不斷變化而變化，這樣增加了電池的穩(wěn)定性。
導電炭黑的微觀構造炭黑粒子具有微晶結構，在炭黑中，碳原子的排列方式類似于石墨，組成六角形平面，通常 3~5個這樣的層面組成一個微晶，由于炭黑微晶的每個石墨層面中，碳原子的排列是有序的，而相鄰層面間碳原子的排列又是無序的，所以又叫準石墨晶體。
七、導電炭黑用途:
1、導電涂料及粘合劑，導電性好，分散性好。
2、用于各類電池中,純度高,安全性好,易電極反應。
3、用于各類導電橡膠及塑料，比重小、補強好、耐腐蝕、易分散。
4、用于工程塑料中(HIPS,PVC,PC,POM,PP),顆粒細且均勻,如IC tray中。
5、用于電纜屏蔽料(半導電EVA)，純度高,安全性好,添加33%-40%(wt)可保證電阻小于100Ω?cm。
6、各類鋰電池及蓄電池中,金屬含量極低,安全性好。
7、防靜電材料、輸送帶及各類油管。
8、PTC效應電纜。
超導電碳黑1/2～1/5的用量就能達到一般導電碳黑的效果，其用電小，導電性能高，可平衡導電性和材料性。所以對涂料、塑料、橡膠等基礎材料無影響。
在通常情況下，在涂料中使用時，當導電碳黑的添加量為～5%(重量百分比PWC)時，涂層面電阻為105～106Ω。可有效在絕緣體中形成立體網(wǎng)狀結構，有效提高導電性。導電碳黑應用于橡膠，塑料，涂料等行業(yè)，可起到良好的防靜電作用，避免電荷積造成放電，影響生產安全。導電碳黑是所有的導電填料中效果好，成本低，不容易引起產品物理性能變壞的產品。
炭黑級-防靜電塑料顆粒：
八、影響炭黑導電性的因素
1、炭黑的粒徑。
在可以均勻分散的情況下，粒徑越小，炭黑的導電性越好。但是，粒徑小了就不容易分散，反過來又影響導電性。因此，要把炭黑的粒徑控制在一定范圍內,在既能保證單位體積內的炭黑粒子數(shù)，又能確保良好的分散情況下才能提高導電性能。
2、炭黑結構。
炭黑的吸油值，即DBP 值的大小代表了炭黑聚集體結構的高低,一般說來,DBP 值高時炭黑呈鏈枝狀結構,導電性較好。
3、炭黑粗糙度。
由于炭黑的導電需要有一定的粗糙度， 使炭黑容易形成導電通道，要求炭黑的氮吸附表面積和CTAB表面積的差值較大。
4、表面揮發(fā)分。
炭黑表面的揮發(fā)分主要是由一些有機基團和未能完全裂解的油膜結成，形成一層絕緣層，增加了炭黑粒子之間的勢壘，嚴重影響導電性,必須將揮發(fā)分控制在較低限度內。
5、灰分和水分。
炭黑中灰分和水分含量高，實際上降低了炭黑的含量，同樣對導電性有不利的影響，在生產中要注意控制炭黑中灰分及水分的含量。
導電炭黑的結構性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來表示的。由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝聚體中的粒子數(shù)量構成的凝聚體組成的炭黑稱為高結構炭黑。
九、炭黑市場競爭格局
國內炭黑行業(yè)整體實力分層，黑貓股份穩(wěn)坐龍頭。據(jù)聯(lián)科科技招股書以及各家公司年報，2020年國內炭黑年產量超30萬噸的炭黑企業(yè)僅4家，行業(yè)整體實力分層。經(jīng)過國內供給側改革后，2017年-2021年行業(yè)競爭格局已出清，行業(yè)集中度上行，CR5從2015年34.8%升至2020年43.5%，形成以黑貓股份、龍星化工、永東股份和金能科技為第一炭黑上市公司梯隊，均具備超30萬噸年產能。其中，黑貓股份以近5年產量均超90萬噸占據(jù)榜首，其余國內企業(yè)產量均不超過45萬噸。國內導電炭黑需求量在2020年前均不超過1萬噸，國內具備研發(fā)實力企業(yè)炭黑年產量均超30萬噸，導電炭黑市場規(guī)模較公司規(guī)模相比過小，以黑貓股份為代表的國內實力炭黑企業(yè)并未布局該領域，2020年黑貓股份企業(yè)導電炭黑產量占公司炭黑產量0.7%。
海關編碼“38029000”為“活性天然礦產品;動物炭黑，包括廢動物炭黑”。從進出口情況來看，我國炭黑進口主要是特種炭黑，包括導電炭黑等，而出口炭黑是橡膠炭黑。近年來我國炭黑進口數(shù)量逐年開始減少，國內特種炭黑產能提升，對外依賴程度降低。據(jù)海關數(shù)據(jù)，2021年我國炭黑進口數(shù)量為0.93萬噸，出口數(shù)量為44.98萬噸。
十、導電炭黑行業(yè)現(xiàn)狀分析
1、從成本結構情況來看
2022年中國導電炭黑原料油+燃料油(煤焦油)成本占比達到80.5%。原因是2021年國際局勢緊張，中國進口煤炭減少疊加國內焦化廠雙控政策下開工率低迷，導致焦油供需緊張，煤焦油價格全年上漲61.46%。
2、導電炭黑市場現(xiàn)狀
從全球導電炭黑需求市場來看，據(jù)統(tǒng)計，2020年以前全球導電炭黑需求量不超過1萬噸，預計2022年市場需求量達到3.3萬噸。
從全球導電炭黑市場規(guī)模來看，2021年市場均價約為9萬元/噸，市場規(guī)模達到17.75億元。
3、中國市場
從國內市場需求量情況來看，2021年我國導電炭黑行業(yè)需求量為1.64萬噸，同比增長76.34%，預計2022年市場保持高速增長，需求量達到2.86萬噸。
常見導電炭黑品類有Super P、乙炔黑、科琴黑。乙炔黑比表面積比SP大，分散難，科琴黑性能更優(yōu)但價格更高，因此市場現(xiàn)多選取市場現(xiàn)多選取SP作為導電炭黑。
4、中國導電炭黑行業(yè)未來發(fā)展趨勢
隨著炭黑在油漆、涂料、聚合物和電子設備中應用的增加，特種炭黑在市場上的滲透程度不斷加大。國際大型炭黑生產企業(yè)均具備特種炭黑生產和研發(fā)能力，并由此構筑了較高的行業(yè)壁壘，獲得了豐厚的投資收益，是炭黑產品升級的主要方向。目前國外導電炭黑市場較暢銷的廠商如：卡博特導電炭黑、哥倫比亞導電炭黑、德固薩導電炭黑，國內導電炭黑廠家有四川中昊、優(yōu)盟化工、山西永東化工等，但是國內的導電炭黑在技術上還不夠成熟，但是隨著世界經(jīng)濟快速發(fā)展，區(qū)域合作蓬勃推進，中國炭黑工業(yè)的國際影響力持續(xù)提升的情況下，節(jié)能、環(huán)保和低碳的需求就會越來越高。
在未來，我們如何走出一條科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少的綠色、可持續(xù)發(fā)展之路，是目前國內炭黑工業(yè)界正面臨的挑戰(zhàn)。技術優(yōu)勢和新產品開發(fā)能力將成為企業(yè)立足市場的關鍵。
其中一個大方向就是從基礎入手研發(fā)導電炭黑，導電炭黑由于其特殊的性能和發(fā)展前景，成為國內外大型炭黑公司競相研發(fā)的重點產品。國際上著名的大炭黑公司均有導電炭黑產品，但各炭黑廠商對導電炭黑的開發(fā)生產和工藝技術實施嚴格保密并互相封鎖。由于對導電炭黑認識深度不夠導致開發(fā)滯后，國內動力鋰電池、礦用管材、高壓電纜行業(yè)用高品質導電炭黑被迫采用進口產品，導電炭黑的開發(fā)迫在眉睫。
以上就是炭黑產業(yè)網(wǎng)小編對于導電炭黑介紹的全部內容了，關于炭黑的知識我們又了解了很多。希望小編的文章可以對大家有所幫助，如有問題可以評論，小編必知無不言，言無不盡!
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