塑料用炭黑性能

1、色素炭黑特性與應(yīng)用關(guān)系一、黑度與粒徑黑度直接與炭黑的粒徑相關(guān)，粒徑越小，比表面積愈大，炭黑的黑度越高。這是因為盡管原 生粒子已熔合成原生聚集體，但是其比表仍能起作用，原生粒子細(xì)，則凝聚體的比表面積越 大。所顯現(xiàn)的顏色更黑，防紫外線作用更佳。由于細(xì)粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高， 所以著色力更強(qiáng)。但是當(dāng)粒徑減小時，由于藍(lán)光被優(yōu)先吸收，為此色調(diào)變成棕相。細(xì)微原生粒子賦予炭黑更大的比表面積，同時增加分散難度，一般通過表面處理可調(diào)整潤濕 性和改善分散性。炭黑粒徑比表面積和性能關(guān)系性能 高比表面積小粒徑低比表面積大粒徑主色黑度更深更淺著色性更高更低粘度更高更低導(dǎo)電性更高更低紫外光吸收更好更差分散性更

2、難更易潤濕更慢更快成本更高更低二、結(jié)構(gòu)炭黑粒子不僅以原生粒子形式存在，而且在生產(chǎn)熔結(jié)成凝聚體。這種凝聚體是由原生粒子經(jīng) 化學(xué)鍵結(jié)合。在凝聚過程中，由大量鏈枝的原生凝聚體構(gòu)成的炭黑稱為高結(jié)構(gòu)炭黑。而原生 凝聚體由較少鏈枝原生粒子組成的炭黑，則稱為低結(jié)構(gòu)炭黑。見下圖：高結(jié)構(gòu)低結(jié)構(gòu)炭黑的結(jié)構(gòu)即炭黑聚集體的形態(tài)，一般鏈枝越多越密其結(jié)構(gòu)越高，反之則結(jié)構(gòu)越低，炭黑結(jié)構(gòu)對性能的影響，見下表：炭黑結(jié)構(gòu)對性能的影響性能高結(jié)構(gòu)低結(jié)構(gòu)性能高結(jié)構(gòu)低結(jié)構(gòu)分散更易更難導(dǎo)電性更高更低潤濕更慢更快粘度更高更低主色黑度更低更高填充量更低更高光澤更低更高著色力更低更高三、表面化學(xué)性炭黑的生產(chǎn)方法不同其表面化學(xué)性能各異。炭黑表面具

3、有不同的含氧官能團(tuán)（如羧基、內(nèi)脂 基、酚基、羰基等）。一般含氧官能團(tuán)高的炭黑，揮發(fā)份高，其色調(diào)可調(diào)性能好，其流動度 也較高。炭黑樣品加熱至82525oC后以百份重量損失表示炭黑揮發(fā)份。炭黑含氧基因越 多，揮發(fā)份也越大。四、吸濕性和密度炭黑是一種表面積大的物質(zhì)，因此有一定的吸濕性。中炭黑的吸濕量主要由表面積大小來決 定。可加強(qiáng)措施，尤其在包裝、貯存和運(yùn)輸?shù)倪^程采取辦法以減少產(chǎn)品的吸濕性。因為水分 （吸濕量）過高會對加工過程帶來麻煩，所以要求對某些品種炭黑有特殊包裝。粉狀的色素炭黑還是粒狀的色素炭黑用于給定的塑料摻混物取決于分散的類型和樹脂的特 性，但加工能力也是很重要的因素，目前多數(shù)分散設(shè)備都能

4、發(fā)揮剪切力，足以將粒狀分散均 勻。炭黑在塑料行業(yè)中的應(yīng)用在選擇之前，必須確定其用途，例如用于著色、防紫外光、或?qū)щ姷鹊取Ｒ弧⒅锰亢谏靥亢谝话愣寄茌^好的給塑料著色，可根據(jù)著色特性或物化性能選用色素炭黑，著色用炭 黑的品種的選擇基本上都是隨成品必須達(dá)到的黑度而定。用極細(xì)的色素炭黑可以完成黑度 要求特別高的著色；PE垃圾袋，塑料袋，電纜材料之類產(chǎn)品只需中等水平黑度，可以用 比表面積較低，結(jié)構(gòu)較高的炭黑品種；塑料調(diào)色時，炭黑稱量和配料時出現(xiàn)的微小誤差，均會導(dǎo)致明顯的色差，因此，宜采用粒 徑較大，著色力較差的低色素炭黑，這樣炭黑用量可以稍大，稱量誤差相對小些，并有分 散性較好、價格較低的優(yōu)點。對于

5、灰色塑料，采用細(xì)粒色素炭黑往往呈現(xiàn)棕相灰色，而采用粗粒子色素炭黑可產(chǎn)生藍(lán)相 灰色。與其它有機(jī)顏料相比，炭黑除分散較困難外，其他性能均較好?？茖W(xué)的炭黑配合量，可提 供較好的抗靜電或?qū)щ娦浴Ｌ亢诨旧鲜菬o毒的，但較易飛揚(yáng)和污染，故常以色母粒形式供塑料行業(yè)使用，在消除污 染的同時也改善了炭黑在塑料中的分散。炭黑作為塑料用顏料，常用的劑型有粉狀和粒狀。粒狀炭黑飛揚(yáng)較少，但分散較難，故在 塑料著色中采用粉狀炭黑。二、紫外線防護(hù)性的應(yīng)用炭黑在塑料工業(yè)中用途之一是防紫外光老化，由于炭黑有較高的吸光性，因而能有效的防止 塑料受陽光照射而產(chǎn)生光氧化降解。炭黑作為紫外光穩(wěn)定劑在塑料中所起的作用有：把光能 轉(zhuǎn)化為熱能；保護(hù)塑料表面而免遭一定波長的射線照射；截取原子團(tuán)而產(chǎn)生防老化作用，從 而阻止催化降解。紫外線對聚烯烴特別有害，試驗證明當(dāng)一定細(xì)度的炭黑的濃度為百分之二 時可以達(dá)到完美的紫外線屏蔽作用。炭黑對塑料的紫外線老化的防護(hù)作用，取決于炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性。炭黑的粒徑較小時，因表面積增大，其吸收光或遮光能力增加，故紫外線防護(hù)作用增強(qiáng)，但 粒徑小于20nm，其防護(hù)作用趨于同一水平，原因是當(dāng)粒徑過小時，逆向散射減小，而繼續(xù) 向前的光會威脅聚合物的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)較低，即聚集體尺