普通的聚氨酯泡沫塑料為基體， 以炭黑為導電粉體， 經自由發(fā)泡合成一種新型的導電材料， 它具有多孔、質輕、柔軟以及加工簡單、施工方便、成型條件要求低等特點， 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， 在不同的反應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、導電劑。通過實驗， 我們初步建立了炭黑的乳化及穩(wěn)泡作用模型， 并對炭黑在體系中的分散及對泡沫塑料發(fā)泡行為的影響作了研究， 初步探討了炭黑的加入對微相分離的影響， 借此來表征炭黑在整個反應過程中的作用， 這將對進一步改善導電泡沫塑料的力學性能和提高其導電性有著積極的指導作用?！?對炭黑進行受力分析， 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作用， 使炭黑粒子在液滴或氣泡壁上聚集， 形成一層固體質點膜組成的/ 盔甲0， 固體顆粒靠毛細作用吸附另一些顆粒， 并且當它們間彎月面的曲率半徑越小時， 這種吸附作用越強， 因而粉末之間表現(xiàn)出十分明顯的粘結作用。如果有過剩顆粒存在時， 若液滴或氣泡發(fā)生形變， 表面積變大， 過剩的顆粒就會擠入表面層。當壓力消失時， 這個固體粉末表面膜仍保持著形變， 表現(xiàn)出固體膜的強度比表面活性劑分子膜的強度要大。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)狀結構的結點處， 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： 當氣泡的核化完成以后，新生成的氣體向已有的氣泡中擴散以及氣體吸收反應熱膨脹， 使氣泡慢慢脹大。泡壁的擴展引起表面積的擴大和該處表面上勻泡劑濃度的降低， 勢必造成該處表面張力的升高， 產生表面壓， 在熱力學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到原來的低能態(tài)， 使泡壁減薄處自動恢復。同時， 膜外的勻泡劑也會擴散到新的表面上， 使其表面上的勻泡劑濃度恢復到原來的狀態(tài)。這兩種作用都會使界面附近的液體一起移動， 結果使變形處的界面張力恢復到原來的狀態(tài)。膜液的流動情況以上三種作用引起的液膜流動， 都會引起炭黑粒子的相對移動， 同時， 由于炭黑的再附聚和液體的毛細作用造成炭黑的粘結， 最終導致炭黑向 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)狀結構的結點處。炭黑的加入對發(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就開始反應， 產生的氣體溶在反應混合液中。隨著反應的進行，氣體在液相中的濃度逐漸達到飽和， 于是在成核點上，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， 將不再有新的氣泡產生。此后， 由于氣泡內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散而失去氣體， 大的氣泡傾向于接受從液體中擴散進來的氣體而長大。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， 氣泡的成核點有兩種： 炭黑顆粒和溶于原料中的微細空氣泡。因此， 炭黑的加入量對氣泡的產生及氣泡的數(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?， 不同的添加量對發(fā)泡速度的影響很大。當炭黑濃度為 1 % 時， 泡體的發(fā)起速度比未添加炭黑時慢得多; 3 % 時， 泡體的上升速度比1 %的要快; 5 % 時， 泡體在整個上升過程中， 保持較快速度的勻速上升。這主要是因為隨著炭黑濃度的增加， 可成為氣泡成核點的粒子的數(shù)目大為增加， 反應過程中， 形成氣泡的機會更多， 當炭黑的濃度達到一定的濃度時， 在發(fā)泡過程中， 氣泡的生成和長大可能同時進行并處于平衡狀態(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)泡反應結束。

　　因為體系的粘度大， 氣泡上升時的阻力大， 從而阻礙了泡體的上升。因此， 添加量為 1 %時， 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)目對發(fā)泡過程的影響變得顯著。因為炭黑粒子的數(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， 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　對泡孔結構的影響圖 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體系中， 可以充當晶種， 起到異相成核劑的作用， 從而引起結晶速率和結晶度的改變，導致微相分離的時間提前。微相分離開始時，發(fā)泡反應還未結束， 凝膠反應尚未開始， 這時， 泡壁膜的彈性還很大， 從而造成氣泡沖孔時壁膜破裂不完全或不破裂， 導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度比表面活性劑分子組成的表面膜的強度要大， 穩(wěn)定性也較高，對沖孔的完全性也會造成一定的影響。這一點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)泡反應的一對相矛盾的因素。在低添加量時， 粘度的影響顯著; 高添加量時， 粒子數(shù)目的影響顯著。炭黑粒子的粒徑越小， 對發(fā)泡行為的影響越大。