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塑料制品中的颜料炭黑

2021-05-18 18:14:35
颜料炭黑有两种表观形态:粉状和粒状。粉状易分散但污染高并且性状蓬松,流动性弱。粒状炭黑扬尘小,体积较小更便于运输,但同时分散性相对于粉状较弱,颜料炭黑的原生粒子是由许多叠合层面所组成。在很大程度上,研发工艺决定其原生粒子的粒径大小。在炉法研发的炭黑中,原生粒子粒径的变化范围最大:从10纳米到80纳米。原生粒子的平均粒径和粒径分布从根本上决定了颜料炭黑的性能,特别是其黑度和着色力。
      颜料炭黑原生粒子并非以单独地分离状态存在。它们通过物理作用形成聚熔体和聚集体。炉黑的聚集程度可以通过工艺的变化来调整;而气黑的聚集程度则很难调控。炭黑原始粒子的聚集程度通常被称为“结构”。高聚集度的炭黑被称为高结构炭黑,而低聚集度的炭黑则被称为低结构炭黑。 颜料炭黑所形成的附聚体则呈现出不规则碎片状结构。
      炭黑的结构可以用DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值来测量。根据经验,低结构颜料炭黑中,每100g炭黑的DBP吸收值应不高于70ml;而高结构颜料炭黑中,每100g炭黑的DBP吸收值应不低于110ml。中结构炭黑则居于两者之间。结构对颜料炭黑应用性有实质性的影响。
着色用炭黑 色素炭黑一般都能较好的给塑料着色, 可根据着色特性或物化性能选用色素炭黑, 着色用炭黑的品种的选择基本上都是随成品必须达到的黑度而定。 用极细的色 素炭黑可以完成黑度要求特别高的着色; PE 垃圾袋,塑料袋,电缆材料之类产 品只需中等水平黑度, 可以用比表面积较低, 结构较高的炭黑品种; 塑料调色时, 炭黑称量和配料时出现的微小误差,均会导致明显的色差,因此,宜采用粒径较 大,着色力较差的低色素炭黑,这样炭黑用量可以稍大,称量误差相对小些,并 有分散性较好、价格较低的优点。 对于灰色塑料,采用细粒色素炭黑往往呈现棕相灰色,而采用粗粒子色素炭黑可 产生蓝相灰色。 与其它有机颜料相比,炭黑除分散较困难外,其他性能均较好。科学的炭黑配合 量,可提供较好的抗静电或导电性,炭黑基本上是无毒的,但较易飞扬和污染,故常以色母粒形式供塑料行业使用, 在消除污染的同时也改善了炭黑在塑料中的分散。 炭黑作为塑料用颜料,常用的剂型有粉状和粒状。粒状炭黑飞扬较少,但分散较 难,故在塑料着色中采用粉状炭黑。 
  紫外线防护性的应用 炭黑在塑料工业中用途之一是防紫外光老化,由于炭黑有较高的吸光性,因而能 有效的防止塑料受阳光照射而产生光氧化降解。 炭黑作为紫外光稳定剂在塑料中 所起的作用有:把光能转化为热能;保护塑料表面而免遭一定波长的射线照射; 截取原子团而产生防老化作用,从而阻止催化降解。紫外线对聚烯烃特别有害, 试验证明当一定细度的炭黑的浓度为百分之二时可以达到完美的紫外线屏蔽作 用。 炭黑对塑料的紫外线老化的防护作用,取决于炭黑的粒径、结构和表面化学性。 炭黑的粒径较小时,因表面积增大,其吸收光或遮光能力增加,故紫外线防护作 用增强,但粒径小于 20nm,其防护作用趋于同一水平,原因是当粒径过小时, 逆向散射减小,而继续向前的光会威胁聚合物的稳定性。 结构较低,即聚集体尺寸较小时,因聚集体几何体积较小,会增强对聚合物的防 护作用,这也是结构较低的炭黑较黑的原因。炭黑表面含氧基团较多,即挥发份较高时,能消除聚合物分解时产生的基因,因此防护作用也增强。
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