(4) 炭黑填充聚合物导电材料导电性的影响因素

　　影响炭黑填充型导电材料的主要因素有聚合物、炭黑以及它们之间的相互作用，材料的加工方法对导电性能也有影响。如图五所示，聚合物方面主要是聚合物的种类和形态，炭黑的影响主要在于种类，由于聚合物和炭黑的种类不同，两者之间的相互作用也不一样，分散性也就随之不同，在两种聚合物并用时的相分离也会给材料的导电性带来不同结果。此外成型方法以及成型工艺参数等，也都会对材料的导电性造成很大的影响。

　　图五 影响复合材料导电性的主要因素

　　（5）炭黑分散状态对导电性的影响

　　炭黑在聚合物中的分散状况对材料的导电性能有着举足轻重的影响。如前所述，炭黑填充导电聚合物是依靠炭黑在聚合物中形成的导电网络来进行电的传导，而所用的高结构导电炭黑正是一种链状，分散过程中既要保证炭黑在聚合物基体中的均匀，又要保证这种链状构造不被破坏。这种效果取决于炭黑与炭黑，炭黑与聚合物分子之间的相互作用的关系。以Uff表示炭黑间的相互作用，以Ufp表示炭黑与聚合物间的相互作用，则：

　　当Uff>Ufp时，炭黑与聚合物分子的浸润性差，不能在聚合物基体内有效分散，炭黑容易自聚成团，阻碍聚合物内导电网络的形成与稳定，此时，复合材料导电性差。

　　当Uff<Ufp时，炭黑与聚合物分子有很好的相容性，聚合物能够在炭黑颗粒表面形成一层高分子膜，甚至使炭黑过度分散，在聚合物中形成颗粒孤岛，切断导电炭黑链，破坏了导电网络，复合材料的导电性也差。

　　本研究将通过对炭黑的表面化学改性来解决这一问题，也即是使炭黑表面与聚合物基体有一定的相容性，也能保证炭黑与炭黑之间有一定的作用力，使炭黑颗粒链不会被破坏，确保导电网络的畅通。

　　（6）导电炭黑的表面处理方法及表征

　　首先，我们考虑在炭黑表面导入羧基和可以与羧基反应的基团，如－OH，－NH2，－NCO等以后，再把两种含有不同基团的炭黑反应，如图六所示，生成彼此以共价键相互连接的炭黑颗粒链，以炭黑颗粒之间分子链将炭黑颗粒链固定下来。而且由于炭黑粒子表面导入了反应基团，则在用原位聚合法合成时这些基团可以与单体，如酸酐、醇、胺等反应，将这些颗粒链稳定下来并在聚合物中形成稳定的导电网络。

　　图六 导电炭黑表面接枝处理示意图

　　除化学氧化处理之外，也将用等离子体或者放射线等方法对炭黑进行表面处理，再进行接枝聚合改性。另外，也将用偶联剂等进行炭黑的表面改性。