本篇文章，炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)小編將要帶大家了解中國導(dǎo)電炭黑行業(yè)現(xiàn)狀，在了解導(dǎo)電炭黑之前，炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)小編先帶大家以思維導(dǎo)圖的形式整體了解一下炭黑產(chǎn)品的分類及應(yīng)用，方便大家對(duì)導(dǎo)電炭黑有一個(gè)更清晰且系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。普遍認(rèn)為炭黑應(yīng)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?yàn)榻^大多數(shù)的炭黑均運(yùn)用于橡膠，炭黑產(chǎn)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(gè)炭黑產(chǎn)量的90%。主要用于汽車輪胎、拖拉機(jī)輪胎、飛機(jī)輪胎等各種類型的輪胎，而剩余的炭黑產(chǎn)品也稱特種炭黑則運(yùn)用于色素、塑料、導(dǎo)電等。本篇文章中，炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)小編將主要帶大家了解導(dǎo)電炭黑。
我們先回顧一下炭黑的基本常識(shí)，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(bǔ)強(qiáng)、著色、導(dǎo)電或抗靜電以及紫外線吸收功能，是人類最早開發(fā)和應(yīng)用的納米級(jí)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(lǐng)域中有著不可代替的作用。炭黑是橡膠補(bǔ)強(qiáng)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?qū)щ妱?，廣泛應(yīng)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(nèi)，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(dǎo)電炭黑即炭黑在導(dǎo)電劑領(lǐng)域的應(yīng)用。
一、什么是導(dǎo)電炭黑?
導(dǎo)電炭黑是具有低電阻或高電阻性能的炭黑?？少x予制品導(dǎo)電或防靜電作用。其特點(diǎn)為粒徑小，比表面積大且粗糙，結(jié)構(gòu)高，表面潔凈(化合物少)等。
導(dǎo)電炭黑亦稱特種炭黑或?qū)Ｓ锰亢?，因其性能?yōu)異、價(jià)格相對(duì)低廉，被導(dǎo)電和防靜電行業(yè)廣泛使用。炭黑填充型導(dǎo)電高分子材料已逐步形成一個(gè)新興的化工產(chǎn)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(guān)注。導(dǎo)電炭黑廣泛應(yīng)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(jì)諸多領(lǐng)域。
炭黑作為一種導(dǎo)電劑也是鋰電池的關(guān)鍵輔助材料，涂覆在正極材料和負(fù)極材料上。在極片制作時(shí)會(huì)加入一定量的導(dǎo)電劑，用于增加電子和鋰離子的導(dǎo)電性，通過在活性物質(zhì)表面形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)加快電子傳輸速率，同時(shí)可吸收和保持電解液，為鋰離子提供更多電解質(zhì)界面，從而提高電池充電效率和延長(zhǎng)電池使用壽命。現(xiàn)有主流導(dǎo)電劑有三類，包括導(dǎo)電炭黑、碳納米管和石墨烯。球面導(dǎo)電炭黑的接觸面積小，導(dǎo)電性能弱于其他兩種;管狀碳納米管導(dǎo)電性優(yōu)異但價(jià)格高;片狀石墨烯由于形狀原因?qū)τ陔娏髡蛄魍〞?huì)有一定的阻礙。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)導(dǎo)電性功能高分子材料的需求顯著增長(zhǎng)。炭黑填充型(或稱添加型)導(dǎo)電高分子材料，就是以普通高分子材料為基體或載體，與導(dǎo)電炭黑進(jìn)行復(fù)合而制得的一種功能材料，而這種材料也正是人們對(duì)其功能需求的一種表現(xiàn)。
二、主流導(dǎo)電炭黑性能比較
在市場(chǎng)上有很多導(dǎo)電劑，傳統(tǒng)的導(dǎo)電劑是炭黑和導(dǎo)電石墨，其中炭黑又分為super p(簡(jiǎn)稱sp)、乙炔黑、科琴黑。而隨著科技的發(fā)展，很多新型的導(dǎo)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(dǎo)電劑炭黑和導(dǎo)電石墨都是顆粒狀，新型的導(dǎo)電劑多是管狀和片狀。下面這個(gè)圖標(biāo)則是市面上主流導(dǎo)電炭黑性能比較，包括它們的導(dǎo)電性能、添加量、優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)。
三、導(dǎo)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(nèi)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(dǎo)電性就越好。
2、分散性能良好
高結(jié)構(gòu)和柔軟的顆粒外觀，易于加工分散，使材料的電性能/機(jī)械性能得以均衡，終制品外觀光潔流暢。
3、表面化學(xué)特性
在碳黑生產(chǎn)過程中，碳黑表面常形成一些活性含氧基團(tuán)，這些官能團(tuán)的存在影響電子的遷移，會(huì)使導(dǎo)電性下降，可采用PH值來表征該項(xiàng)指標(biāo)，表面官能團(tuán)少的碳黑通常成弱堿性或中性。
4、導(dǎo)電性能優(yōu)異
高結(jié)構(gòu)炭黑，很低的添加量即可達(dá)到優(yōu)異的導(dǎo)電性能，二次破碎后導(dǎo)電性也基本不受影響。導(dǎo)電炭黑產(chǎn)品具有很大的靈活性，可根據(jù)不同的應(yīng)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(dá)到不同的導(dǎo)電及屏蔽要求。
四、高性能導(dǎo)電炭黑怎么選擇?
導(dǎo)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(zhì)少、結(jié)晶度比較好等。
導(dǎo)電碳黑的結(jié)構(gòu)性是表示非常細(xì)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(jié)構(gòu)性越高;形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的幾率越大，導(dǎo)電性越好：
由大量支化和交聯(lián)原生粒子構(gòu)成的凝集體組成碳黑稱為“高結(jié)構(gòu)”碳黑。結(jié)構(gòu)性高表示鏈狀或串成葡萄狀的結(jié)構(gòu)越發(fā)達(dá)，容易形成空間網(wǎng)絡(luò)通道，而且不易破壞。
高結(jié)構(gòu)碳黑顆粒細(xì)，網(wǎng)狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質(zhì)量顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)。
一般用吸油值(DBP)來表征碳黑的孔隙度，即結(jié)構(gòu)性， 吸油值DBP越大，碳黑結(jié)構(gòu)性越高，導(dǎo)電性越好。
五、導(dǎo)電炭黑主要應(yīng)用
1、防靜電產(chǎn)品
導(dǎo)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(fù)印機(jī)輥，印刷機(jī)輥， 電子組件包裝薄膜，防爆電纜;還有抗靜電臺(tái)墊，抗靜電鞋底等。
2、導(dǎo)電產(chǎn)品
電纜屏蔽料，面狀發(fā)熱體，導(dǎo)電薄膜，彈性電極，印刷電路，導(dǎo)電涂料，導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電纖維，導(dǎo)電皮革制品及粘結(jié)劑。礦用運(yùn)輸帶，礦用塑料管，礦用導(dǎo)風(fēng)筒等。
六、為什么導(dǎo)電炭黑能夠被廣泛應(yīng)用于電池中?
導(dǎo)電碳黑能夠被廣泛應(yīng)用于電池中，原因有以下幾個(gè)方面：
1、導(dǎo)電碳黑有一個(gè)獨(dú)特的分支形式，大量導(dǎo)電接觸點(diǎn)。
2、超導(dǎo)炭黑具有很高的導(dǎo)電性，少量的添加就能實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)電性。
3、使用量小，使其能夠填充更多的活性物質(zhì)，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(dǎo)電炭黑的微觀構(gòu)造炭黑粒子具有微晶結(jié)構(gòu)，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(gè)這樣的層面組成一個(gè)微晶，由于炭黑微晶的每個(gè)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(zhǔn)石墨晶體。
七、導(dǎo)電炭黑用途:
1、導(dǎo)電涂料及粘合劑，導(dǎo)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(yīng)。
3、用于各類導(dǎo)電橡膠及塑料，比重小、補(bǔ)強(qiáng)好、耐腐蝕、易分散。
4、用于工程塑料中(HIPS,PVC,PC,POM,PP),顆粒細(xì)且均勻,如IC tray中。
5、用于電纜屏蔽料(半導(dǎo)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(yīng)電纜。
超導(dǎo)電碳黑1/2～1/5的用量就能達(dá)到一般導(dǎo)電碳黑的效果，其用電小，導(dǎo)電性能高，可平衡導(dǎo)電性和材料性。所以對(duì)涂料、塑料、橡膠等基礎(chǔ)材料無影響。
在通常情況下，在涂料中使用時(shí)，當(dāng)導(dǎo)電碳黑的添加量為～5%(重量百分比PWC)時(shí)，涂層面電阻為105～106Ω?？捎行г诮^緣體中形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效提高導(dǎo)電性。導(dǎo)電碳黑應(yīng)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(chǎn)安全。導(dǎo)電碳黑是所有的導(dǎo)電填料中效果好，成本低，不容易引起產(chǎn)品物理性能變壞的產(chǎn)品。
炭黑級(jí)-防靜電塑料顆粒：
八、影響炭黑導(dǎo)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(dǎo)電性越好。但是，粒徑小了就不容易分散，反過來又影響導(dǎo)電性。因此，要把炭黑的粒徑控制在一定范圍內(nèi),在既能保證單位體積內(nèi)的炭黑粒子數(shù)，又能確保良好的分散情況下才能提高導(dǎo)電性能。
2、炭黑結(jié)構(gòu)。
炭黑的吸油值，即DBP 值的大小代表了炭黑聚集體結(jié)構(gòu)的高低,一般說來,DBP 值高時(shí)炭黑呈鏈枝狀結(jié)構(gòu),導(dǎo)電性較好。
3、炭黑粗糙度。
由于炭黑的導(dǎo)電需要有一定的粗糙度， 使炭黑容易形成導(dǎo)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(jī)基團(tuán)和未能完全裂解的油膜結(jié)成，形成一層絕緣層，增加了炭黑粒子之間的勢(shì)壘，嚴(yán)重影響導(dǎo)電性,必須將揮發(fā)分控制在較低限度內(nèi)。
5、灰分和水分。
炭黑中灰分和水分含量高，實(shí)際上降低了炭黑的含量，同樣對(duì)導(dǎo)電性有不利的影響，在生產(chǎn)中要注意控制炭黑中灰分及水分的含量。
導(dǎo)電炭黑的結(jié)構(gòu)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(gòu)成的凝聚體組成的炭黑稱為高結(jié)構(gòu)炭黑。
九、炭黑市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局
國內(nèi)炭黑行業(yè)整體實(shí)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(bào)，2020年國內(nèi)炭黑年產(chǎn)量超30萬噸的炭黑企業(yè)僅4家，行業(yè)整體實(shí)力分層。經(jīng)過國內(nèi)供給側(cè)改革后，2017年-2021年行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)，均具備超30萬噸年產(chǎn)能。其中，黑貓股份以近5年產(chǎn)量均超90萬噸占據(jù)榜首，其余國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)量均不超過45萬噸。國內(nèi)導(dǎo)電炭黑需求量在2020年前均不超過1萬噸，國內(nèi)具備研發(fā)實(shí)力企業(yè)炭黑年產(chǎn)量均超30萬噸，導(dǎo)電炭黑市場(chǎng)規(guī)模較公司規(guī)模相比過小，以黑貓股份為代表的國內(nèi)實(shí)力炭黑企業(yè)并未布局該領(lǐng)域，2020年黑貓股份企業(yè)導(dǎo)電炭黑產(chǎn)量占公司炭黑產(chǎn)量0.7%。
海關(guān)編碼“38029000”為“活性天然礦產(chǎn)品;動(dòng)物炭黑，包括廢動(dòng)物炭黑”。從進(jìn)出口情況來看，我國炭黑進(jìn)口主要是特種炭黑，包括導(dǎo)電炭黑等，而出口炭黑是橡膠炭黑。近年來我國炭黑進(jìn)口數(shù)量逐年開始減少，國內(nèi)特種炭黑產(chǎn)能提升，對(duì)外依賴程度降低。據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)，2021年我國炭黑進(jìn)口數(shù)量為0.93萬噸，出口數(shù)量為44.98萬噸。
十、導(dǎo)電炭黑行業(yè)現(xiàn)狀分析
1、從成本結(jié)構(gòu)情況來看
2022年中國導(dǎo)電炭黑原料油+燃料油(煤焦油)成本占比達(dá)到80.5%。原因是2021年國際局勢(shì)緊張，中國進(jìn)口煤炭減少疊加國內(nèi)焦化廠雙控政策下開工率低迷，導(dǎo)致焦油供需緊張，煤焦油價(jià)格全年上漲61.46%。
2、導(dǎo)電炭黑市場(chǎng)現(xiàn)狀
從全球?qū)щ娞亢谛枨笫袌?chǎng)來看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年以前全球?qū)щ娞亢谛枨罅坎怀^1萬噸，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)需求量達(dá)到3.3萬噸。
從全球?qū)щ娞亢谑袌?chǎng)規(guī)模來看，2021年市場(chǎng)均價(jià)約為9萬元/噸，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到17.75億元。
3、中國市場(chǎng)
從國內(nèi)市場(chǎng)需求量情況來看，2021年我國導(dǎo)電炭黑行業(yè)需求量為1.64萬噸，同比增長(zhǎng)76.34%，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)保持高速增長(zhǎng)，需求量達(dá)到2.86萬噸。
常見導(dǎo)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(jià)格更高，因此市場(chǎng)現(xiàn)多選取市場(chǎng)現(xiàn)多選取SP作為導(dǎo)電炭黑。
4、中國導(dǎo)電炭黑行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)
隨著炭黑在油漆、涂料、聚合物和電子設(shè)備中應(yīng)用的增加，特種炭黑在市場(chǎng)上的滲透程度不斷加大。國際大型炭黑生產(chǎn)企業(yè)均具備特種炭黑生產(chǎn)和研發(fā)能力，并由此構(gòu)筑了較高的行業(yè)壁壘，獲得了豐厚的投資收益，是炭黑產(chǎn)品升級(jí)的主要方向。目前國外導(dǎo)電炭黑市場(chǎng)較暢銷的廠商如：卡博特導(dǎo)電炭黑、哥倫比亞導(dǎo)電炭黑、德固薩導(dǎo)電炭黑，國內(nèi)導(dǎo)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(nèi)的導(dǎo)電炭黑在技術(shù)上還不夠成熟，但是隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，區(qū)域合作蓬勃推進(jìn)，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(huì)越來越高。
在未來，我們?nèi)绾巫叱鲆粭l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(nèi)炭黑工業(yè)界正面臨的挑戰(zhàn)。技術(shù)優(yōu)勢(shì)和新產(chǎn)品開發(fā)能力將成為企業(yè)立足市場(chǎng)的關(guān)鍵。
其中一個(gè)大方向就是從基礎(chǔ)入手研發(fā)導(dǎo)電炭黑，導(dǎo)電炭黑由于其特殊的性能和發(fā)展前景，成為國內(nèi)外大型炭黑公司競(jìng)相研發(fā)的重點(diǎn)產(chǎn)品。國際上著名的大炭黑公司均有導(dǎo)電炭黑產(chǎn)品，但各炭黑廠商對(duì)導(dǎo)電炭黑的開發(fā)生產(chǎn)和工藝技術(shù)實(shí)施嚴(yán)格保密并互相封鎖。由于對(duì)導(dǎo)電炭黑認(rèn)識(shí)深度不夠?qū)е麻_發(fā)滯后，國內(nèi)動(dòng)力鋰電池、礦用管材、高壓電纜行業(yè)用高品質(zhì)導(dǎo)電炭黑被迫采用進(jìn)口產(chǎn)品，導(dǎo)電炭黑的開發(fā)迫在眉睫。
以上就是炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)小編對(duì)于導(dǎo)電炭黑介紹的全部?jī)?nèi)容了，關(guān)于炭黑的知識(shí)我們又了解了很多。希望小編的文章可以對(duì)大家有所幫助，如有問題可以評(píng)論，小編必知無不言，言無不盡!
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