Дпя облегчения транспортировки саж производится их уплотнение; некоторые виды саж подвергаются специальной обработке - гранулированию, после которой объемное число может составлять (2-3) х хЮ" м/г- При диспергировании в связующих компонентах гранулы легко разрушаются и происходит восстановление цепной структуры сажи.

Качественным показателем структурообразующих свойств сажи является также маслоемкость, выраженная объемом льняного масла, которое впитывается в 1 г сажи. Значение маслоемкости саж находится в пределах (1-3) 10"* м/г.

Вследствие структурообразования относительный объем сажи в композиции может быть очень малым при частичном сохранении непрерывности проводящих цепочек, что способствует получению устойчивых композиций с хорошей воспроизводимостью. При слабом структу-рообразовании проводимость композиции резко изменяется с изменением количества сажи, что затрудняет получение композиций с хорошей воспроизводимостью.

Сажи, полученные различными способами, имеют неодинаковую структуру первичных кристаллов, отличаются по количеству примесей и соответственно по удельному сопротивлению и ТКС Отметим, что сама рабочая частица сажи содержит беспорядочно расположенные кристаллиты с различным сопротивлением и ТКС

Удельное сопротивление сажи измеряется на специальном приспособлении, представляющем собой трубку, в которой сажа сжимается двумя электродами. Давление создается грузами или калиброванной пружиной. Прикладываемое напряжение выбирается достаточно малым, чтобы исключить заметный нагрев сажи. Изменяя нагрузку на верхний электрод, получают значения удельных сопротивлений сажи, соответствующие различным давлениям.

С повышением давления удельное сопротивление сажи уменьшается, так как возрастает число контактов между отдельными частицами, увеличивается число проводящих цепочек вследствие увеличения числа частиц в единице обьема. Зависимость удельного сопротивления сажи от давления выражается соотношением

р = й + ЬЦРп),

Tjifi а и b - константы, определяющиеся составом сажи; и - константа, имеющая значение 0,45-0,65 в зависимости от содержания летучих примесей.

На удельное сопротивление и ТКС сажи большое влияние оказывает содержание летучих примесей, которые в виде пленки кислородных комплексов или слоя адсорбированных на поверхности сажи углеводородных молекул обр.чзуют изолирующие слои, повышающие удельное сопротивление. Содержание летучих примесей зависит от

условий получения сажи и может значительно различаться даже для одного вида сажи, но в разных партиях.

Удаление летучих примесей производят путем прокаливания сажи, что сопровождается ростом ее электрической проводимости.

Естественный графит представляет собой аллотропную форму углерода с кристаллическим строением в виде пластинчатых гексагональных кристаллитов размеров (100 - 10 ООО) • 10" м. Графит получают также искусственным путем - разложением углеводородов при высокой температуре.

В композициях применяют различные виды коллоидного графита, являющегося продуктом термохимической переработки натуральных графитов. Наиболее мелкодисперсный коллоидный графит имеет размер частиц около 5-10" м, т.е. значительно больще, чем у самой грубой саяси.

По удельному сопротивлению и ТКС графит аналогичен саже, подвергнутой прокаливанию при повышенной температуре. Содержание летучих примесей в графите обычно не превыщает 0,1 %. Полную очистку графита от летучих примесей дает прокаливание при температуре 1423-1473 К.

Графит практически не обладает структурообразованием, его объемное число около трех, что позволяет вводить его в композицию до 40-50% по объему. Указанные свойства делают графит незаменимым для получения композиции с низким сопротивлением, а также для контактных паст и клеев. По термостойкости графит несколько превосходит сажу. Заметное окисление графита с образованием СО2 наступает при температуре более 1773 К.

Для получения композипий с низким сопротивлением обычно используют графит в сочетании с сажей в определенном соотношении, которое зависит от дисперсности графита и структурообразующей способности сажи. Графит, заполняя ячейки в пространственной структуре, образованной сажей, обеспечивает высокую прочность и проводимость композиционного слоя. Поскольку структура композиции неоднородна, т.е. существуют ячейки различных размеров, целесообразно использовать смеси различных видов графита, различающихся по степени дисперсности и форме частиц.

Пековый электродный кокс ГОСТ 3213-71, получаемый в результате термообработки при температуре 1273-1473 К без доступа воздуха каменноугольного пека, является разновидностью частично графи-тированного поликристаллического углерода. Он обладает стабильной электрической проводимостью электронного характера, устойчив к окислению, которое начинается при температуре выше 773 К, и довольно высокой, до 45 МПа, механической прочностью. Основные свойства его приведены ниже:

Рис. 3.1. Фотография пекового электродного кокса, размолотого до удельной поверхности 1500 м/кг

Зольность, %.................................0,3-0,5

Содержание серы, %, не более ...................0,5

Выход летучих, %, не более........................1

Плотность, 10-3 кг/см........................2,06

Удельное электриЧ1чкое сопротивление, Ом-м............0,005

Пористость, %, не более.........................23

На рис. 3.1, 3.2 даны полученные на сканирующем электронном микроскопе микроструктуры кокса пекового электродного, размолотого до удельной поверхности 1,5 м /г и сажи ПМ-15.

Порошок кокса представляет собой плотные частицы неправильной формы с острыми гранями. Гранулометрия пробы практически непрерывная, меньшие частицы диаметром около 0,4 мкм адсорбируются на более крупных зернах, размер которых достигает 25 мкм. Сажа представляет собой округлые плотные частицы, размеры которых находятся в узком диапазоне 0,17 - 0,5 мкм, в среднем приблизительно 0,33 мкм. Мелкие частицы сажи объединяются во вторичные агрегаты размером до 5 мкм, образуя разветвленно-цепочечные структуры с большим числом контактов в единице объема [54].

Использование в качестве электропроводной фазы других материалов, в частности порошков переходных материалов, представляет,