普通的聚氨酯泡沫塑料為基體， 以炭黑為導(dǎo)電粉體， 經(jīng)自由發(fā)泡合成一種新型的導(dǎo)電材料， 它具有多孔、質(zhì)輕、柔軟以及加工簡單、施工方便、成型條件要求低等特點(diǎn)， 可用做抗靜電材料及制造多孔金屬的基體等。炭黑因其特殊的表面性質(zhì)， 在不同的反應(yīng)階段起著不同的作用))) 固體粉末乳化劑、成核劑( 氣泡成核劑、晶體成核劑) 、泡沫穩(wěn)定劑、導(dǎo)電劑。通過實(shí)驗(yàn)， 我們初步建立了炭黑的乳化及穩(wěn)泡作用模型， 并對(duì)炭黑在體系中的分散及對(duì)泡沫塑料發(fā)泡行為的影響作了研究， 初步探討了炭黑的加入對(duì)微相分離的影響， 借此來表征炭黑在整個(gè)反應(yīng)過程中的作用， 這將對(duì)進(jìn)一步改善導(dǎo)電泡沫塑料的力學(xué)性能和提高其導(dǎo)電性有著積極的指導(dǎo)作用?！?對(duì)炭黑進(jìn)行受力分析， 可得公式：R炭黑- 油- R炭黑- 水= R水- 油cosH炭黑的乳化和穩(wěn)泡作用模型由于液體的毛細(xì)作用， 使炭黑粒子在液滴或氣泡壁上聚集， 形成一層固體質(zhì)點(diǎn)膜組成的/ 盔甲0， 固體顆?？棵?xì)作用吸附另一些顆粒， 并且當(dāng)它們間彎月面的曲率半徑越小時(shí)， 這種吸附作用越強(qiáng)， 因而粉末之間表現(xiàn)出十分明顯的粘結(jié)作用。如果有過剩顆粒存在時(shí)， 若液滴或氣泡發(fā)生形變， 表面積變大， 過剩的顆粒就會(huì)擠入表面層。當(dāng)壓力消失時(shí)， 這個(gè)固體粉末表面膜仍保持著形變， 表現(xiàn)出固體膜的強(qiáng)度比表面活性劑分子膜的強(qiáng)度要大。炭黑在泡沫塑料中的分散炭黑在泡沫塑料中的分散是不均勻的， 主要集中在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)處， 如圖 3.這種情況主要是由以下幾種原因造成的吉布斯- 馬朗高尼效應(yīng)： 當(dāng)氣泡的核化完成以后，新生成的氣體向已有的氣泡中擴(kuò)散以及氣體吸收反應(yīng)熱膨脹， 使氣泡慢慢脹大。泡壁的擴(kuò)展引起表面積的擴(kuò)大和該處表面上勻泡劑濃度的降低， 勢(shì)必造成該處表面張力的升高， 產(chǎn)生表面壓， 在熱力學(xué)上要求體系處于自由能量低狀態(tài)， 因此， 迫使該處表面張力恢復(fù)到原來的低能態(tài)， 使泡壁減薄處自動(dòng)恢復(fù)。同時(shí)， 膜外的勻泡劑也會(huì)擴(kuò)散到新的表面上， 使其表面上的勻泡劑濃度恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這兩種作用都會(huì)使界面附近的液體一起移動(dòng)， 結(jié)果使變形處的界面張力恢復(fù)到原來的狀態(tài)。膜液的流動(dòng)情況以上三種作用引起的液膜流動(dòng)， 都會(huì)引起炭黑粒子的相對(duì)移動(dòng)， 同時(shí)， 由于炭黑的再附聚和液體的毛細(xì)作用造成炭黑的粘結(jié)， 最終導(dǎo)致炭黑向 PB 區(qū)聚集， 造成在聚氨酯板泡沫塑料的成品中， 炭黑大部分聚集在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)處。炭黑的加入對(duì)發(fā)泡行為的影響21211 炭黑粒子數(shù)目的影響1) 填充泡沫塑料的發(fā)泡曲線未加炭黑的組合料在混合后幾秒中內(nèi)就開始反應(yīng)， 產(chǎn)生的氣體溶在反應(yīng)混合液中。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體在液相中的濃度逐漸達(dá)到飽和， 于是在成核點(diǎn)上，溶解的氣體開始逸出而形成氣泡。大量氣泡的生成緩解了氣體在液相中的過飽和形勢(shì)， 將不再有新的氣泡產(chǎn)生。此后， 由于氣泡內(nèi)部的壓力比周圍的壓力高， 壓力差與液體的表面張力成正比， 與氣泡的半徑成反比。于是， 小的氣泡因本身壓力較高向液體中擴(kuò)散而失去氣體， 大的氣泡傾向于接受從液體中擴(kuò)散進(jìn)來的氣體而長大。此過程中， 氣泡的數(shù)量減少而尺寸增大。

　　有炭黑的組合料中， 氣泡的成核點(diǎn)有兩種： 炭黑顆粒和溶于原料中的微細(xì)空氣泡。因此， 炭黑的加入量對(duì)氣泡的產(chǎn)生及氣泡的數(shù)量都有著非常重要的影響。是不同炭黑填加量的 HG- 1P 填充泡沫塑料的發(fā)泡曲線?？梢钥闯觯?不同的添加量對(duì)發(fā)泡速度的影響很大。當(dāng)炭黑濃度為 1 % 時(shí)， 泡體的發(fā)起速度比未添加炭黑時(shí)慢得多; 3 % 時(shí)， 泡體的上升速度比1 %的要快; 5 % 時(shí)， 泡體在整個(gè)上升過程中， 保持較快速度的勻速上升。這主要是因?yàn)殡S著炭黑濃度的增加， 可成為氣泡成核點(diǎn)的粒子的數(shù)目大為增加， 反應(yīng)過程中， 形成氣泡的機(jī)會(huì)更多， 當(dāng)炭黑的濃度達(dá)到一定的濃度時(shí)， 在發(fā)泡過程中， 氣泡的生成和長大可能同時(shí)進(jìn)行并處于平衡狀態(tài)， 因此， 氣體的上升速率基本保持恒定， 這種平衡態(tài)一直持續(xù)到發(fā)泡反應(yīng)結(jié)束。

　　因?yàn)轶w系的粘度大， 氣泡上升時(shí)的阻力大， 從而阻礙了泡體的上升。因此， 添加量為 1 %時(shí)， 兩種泡沫塑料相比較而言， HG- 1P 填充泡沫塑料的發(fā)起速度和泡體的54 炭黑對(duì)聚氨酯泡沫塑料發(fā)泡行為的影響高度都較低; 隨著填充量的增加， 粒子的數(shù)目對(duì)發(fā)泡過程的影響變得顯著。因?yàn)樘亢诹Ｗ拥臄?shù)目增加， 可提供有效氣核數(shù)就越多， 可形成的氣泡數(shù)目也越多， 有利于泡體的上升。因此， 填充量為 5 % 時(shí)， HG- 1P 填充泡沫塑料的發(fā)起速度和泡體高度都超過 SRF 填充泡沫塑料　對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)的影響圖 7 為HG - 1P 填充泡沫塑料沖孔后泡孔的形貌， 基體泡沫塑料的泡孔形貌。兩張照片對(duì)照，可以看出HG- 1P 填充泡沫塑料壁膜的破裂情況不理想， 這可能是由兩種原因造成的： 第一， 炭黑作為一種外加粒子加入到反應(yīng)體系中， 可以充當(dāng)晶種， 起到異相成核劑的作用， 從而引起結(jié)晶速率和結(jié)晶度的改變，導(dǎo)致微相分離的時(shí)間提前。微相分離開始時(shí)，發(fā)泡反應(yīng)還未結(jié)束， 凝膠反應(yīng)尚未開始， 這時(shí)， 泡壁膜的彈性還很大， 從而造成氣泡沖孔時(shí)壁膜破裂不完全或不破裂， 導(dǎo)致泡沫塑料的閉孔率高。第二， 炭黑作為固體粉末穩(wěn)泡劑， 所形成的固體表面膜的強(qiáng)度比表面活性劑分子組成的表面膜的強(qiáng)度要大， 穩(wěn)定性也較高，對(duì)沖孔的完全性也會(huì)造成一定的影響。這一點(diǎn)也很好地支持了炭黑的穩(wěn)泡作用模型分析炭黑粒子的數(shù)目和體系的粘度是影響發(fā)泡反應(yīng)的一對(duì)相矛盾的因素。在低添加量時(shí)， 粘度的影響顯著; 高添加量時(shí)， 粒子數(shù)目的影響顯著。炭黑粒子的粒徑越小， 對(duì)發(fā)泡行為的影響越大。