Structure of percolating carbon black fractal aggregates dispersed in a polymer

(Received 4 June 1993, accepted in final form 5 August 1993)

Abstract
The structure of the clusters of primary carbon black aggregates dispersed in a polymer matrix is studied by small angle neutron and X-ray scattering. The fractal dimension is found to decrease continuously for increasing concentration of carbon black from D=1.75 at , corresponding to the value for the isolated primary aggregates, to 1.5 in the considered concentration range where a percolation takes place. This result suggests a "tip-to-tip" sticking mechanism which leads to more open structures than the diffusion-limited cluster-cluster aggregation model.

Résumé
La structure d'amas d'agrégats primaires de Noirs de Carbone dispersés dans un polymère est étudiée par diffusion de neutrons et rayons X aux petits angles. Pour des concentrations croissantes en charge, la dimension fractale diminue continûment depuis D=1,75 à , correspondant à la valeur pour les agrégats de départ, à 1,5, dans le domaine étudié à l'intérieur duquel on observe une transition de percolation. Ce résultat suggère un mécanisme de collage par les pointes conduisant à des objets plus ténus que l'agrégation cluster-cluster limitée par la diffusion.