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塑料製品中的顏料炭黑

2021-05-18 18:14:35
顏料炭黑有兩種表觀形態:粉狀和粒狀。粉狀易分散但污染高並且性狀蓬鬆,流動性弱。粒狀炭黑揚塵小,體積較小更便於運輸,但同時分散性相對於粉狀較弱,顏料炭黑的原生粒子是由許多疊合層面所組成。在很大程度上,研發工藝決定其原生粒子的粒徑大小。在爐法研發的炭黑中,原生粒子粒徑的變化範圍最大:從10納米到80納米。原生粒子的平均粒徑和粒徑分佈從根本上決定了顏料炭黑的性能,特別是其黑度和着色力。
     顏料炭黑原生粒子並非以單獨地分離狀態存在。它們通過物理作用形成聚熔體和聚集體。爐黑的聚集程度可以通過工藝的變化來調整;而氣黑的聚集程度則很難調控。炭黑原始粒子的聚集程度通常被稱爲“结构”。高聚集度的炭黑被稱爲高結構炭黑,而低聚集度的炭黑則被稱爲低結構炭黑。 顏料炭黑所形成的附聚體則呈現出不規則碎片狀結構。
     炭黑的結構可以用DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)吸收值來測量。根據經驗,低結構顏料炭黑中,每100g炭黑的DBP吸收值應不高於70ml;而高結構顏料炭黑中,每100g炭黑的DBP吸收值應不低於110ml。中結構炭黑則居於兩者之間。結構對顏料炭黑應用性有實質性的影響。
着色用炭黑 色素炭黑一般都能較好的給塑料着色, 可根據着色特性或物化性能選用色素炭黑, 着色用炭黑的品種的選擇基本上都是隨成品必須達到的黑度而定。 用極細的色 素炭黑可以完成黑度要求特別高的着色; PE 垃圾袋,塑料袋,電纜材料之類產 品只需中等水平黑度, 可以用比表面積較低, 結構較高的炭黑品種; 塑料調色時, 炭黑稱量和配料時出現的微小誤差,均會導致明顯的色差,因此,宜採用粒徑較 大,着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,並 有分散性較好、價格較低的優點。 對於灰色塑料,採用細粒色素炭黑往往呈現棕相灰色,而採用粗粒子色素炭黑可 產生藍相灰色。 與其它有機顏料相比,炭黑除分散較困難外,其他性能均較好。科學的炭黑配合 量,可提供較好的抗靜電或導電性,炭黑基本上是無毒的,但較易飛揚和污染,故常以色母粒形式供塑料行業使用, 在消除污染的同時也改善了炭黑在塑料中的分散。 炭黑作爲塑料用顏料,常用的劑型有粉狀和粒狀。粒狀炭黑飛揚較少,但分散較 難,故在塑料着色中採用粉狀炭黑。 
  紫外線防護性的應用 炭黑在塑料工業中用途之一是防紫外光老化,由於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生光氧化降解。 炭黑作爲紫外光穩定劑在塑料中 所起的作用有:把光能轉化爲熱能;保護塑料表面而免遭一定波長的射線照射; 截取原子團而產生防老化作用,從而阻止催化降解。紫外線對聚烯烴特別有害, 試驗證明當一定細度的炭黑的濃度爲百分之二時可以達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作用,取決於炭黑的粒徑、結構和表面化學性。 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,故紫外線防護作 用增強,但粒徑小於 20nm,其防護作用趨於同一水平,原因是當粒徑過小時, 逆向散射減小,而繼續向前的光會威脅聚合物的穩定性。 結構較低,即聚集體尺寸較小時,因聚集體幾何體積較小,會增強對聚合物的防 護作用,這也是結構較低的炭黑較黑的原因。炭黑表面含氧基團較多,即揮發份較高時,能消除聚合物分解時產生的基因,因此防護作用也增強。
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