炭黑對塑料的紫外線老化的防護作用,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,故紫外線防護作用增強,但粒徑小于20nm,其防護作用趨于同一水平,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(jié)構(gòu)較低的炭黑較黑的原因。
炭黑表面含氧基團較多,即揮發(fā)份較高時,能消除聚合物分解時產(chǎn)生的基因,因此防護作用也增強。
普通級色母粒主要用于PE垃圾袋,電纜,管材等之類產(chǎn)品,薄膜要求顏料顆粒小,分散均勻,在膜上不應(yīng)該有大于0.6mm色點,普通薄膜可以選用粒徑較大,結(jié)構(gòu)較高,中等黑度,分散性較好的普通色素炭黑既可以。
由天然氣或高芳烴油料在反應(yīng)爐中經(jīng)不完全燃燒或熱解生成炭黑,此種炭黑稱為爐黑,是炭黑品種中產(chǎn)量大、品種多的一類。爐黑與槽黑及熱裂黑的顯著區(qū)別是,其粒子的熔結(jié)或聚結(jié)程度可根據(jù)不同用途來調(diào)節(jié)。所以,同一粒徑范圍的爐黑,又分為若干不同結(jié)構(gòu)的衍生品種。另外,爐黑的含氧量通常比槽黑低(少于1%),表面呈中性或弱堿性。爐黑生產(chǎn)的特點是,燃料在反應(yīng)爐中燃燒,提供原料裂解所需的熱量。燃燒和裂解過程同時發(fā)生。根據(jù)所用原料形態(tài)的不同,爐黑生產(chǎn)可分為氣爐法和油爐法兩種。氣爐法所用原料和燃料均是天然氣。油爐法的燃料可以是天然氣、焦爐氣,也可以是液態(tài)烴,原料則選用高芳烴油料,如乙烯焦油和蒽油等。在爐黑生產(chǎn)工藝流程中,反應(yīng)爐是核心設(shè)備。生產(chǎn)不同品種的爐黑需采用不同結(jié)構(gòu)尺寸的反應(yīng)爐??諝夂腿剂显诜磻?yīng)爐中燃燒,原料經(jīng)霧化后噴入燃燒的火焰中,經(jīng)高溫?zé)峤馍商亢?。炭黑懸浮于燃余氣中形成煙氣。煙氣?jīng)急冷后送空氣預(yù)熱器、油預(yù)熱器進一步降溫,后送入袋濾器,分離出的炭黑送到造粒機中造粒,然后在干燥機中干燥。
色素碳黑的粒徑越小,其黑度就越高??墒且驗榱W娱g的聚合能較大,所以在渙散時就需求更大的能量,選用適宜的渙散劑與較好的渙散設(shè)備就顯得至關(guān)重要。所以在出產(chǎn)對黑度需求不高的商品時,盡量不要挑選高色素炭黑,要挑選吸油量較低、黑度中等、上色力較好的中色素碳黑來運用,其價位不會很高,還能地滿意出產(chǎn)需求。
中色素炭黑不論怎樣盡力也不會做出高色素碳黑的黑度與作用,在對黑度需求較高的商品(如汽車漆)里,選用高黑度,通過后處理改進渙散性的色素炭黑商品,會到達的作用 。
顏料在應(yīng)用過程中都分散到符合光學(xué)性能的微粒子狀態(tài),炭黑是所有顏料中難分散的一種顏料之一,因此炭黑分散的好壞會直接影響到炭黑的黑度、色相和遮蓋能力,直接影響到用戶終的使用效果。
色素炭黑的幾個典型參數(shù)
黑度(反射率)——炭黑黑度通常以“反射率測定儀”測定的數(shù)據(jù)來表示,在大部分情況下也反映了該炭黑的原始粒徑,是衡量該炭黑市場價格的重要參數(shù)之一。反射率越低,炭黑黑度越高,粒徑也越小。反之亦然。
揮發(fā)份——炭黑表面攜帶含氧基團的數(shù)量,反映了炭黑的表面物理性能、電化學(xué)性能和應(yīng)用性能,也是衡量該炭黑市場價格的重要參數(shù)之一。
結(jié)構(gòu)——炭黑結(jié)構(gòu)是炭黑微粒子聚集體形成的鏈枝程度的表征值,它表示了炭黑內(nèi)部的空隙程度。通常以吸油值(DBP吸收值)表示。
高、低結(jié)構(gòu)炭黑與應(yīng)用性能之間地關(guān)系示意圖
外觀 黑色微細粉末
灰分 ≤0.3%
比表面積 200~600m2/g
pH值 2-8
加熱減量 ≤4%
著色力 ≥120%
高色素炭黑,用于涂料及塑料,具有良好的黑度,分散性好。中色素炭黑用于涂料、塑料、蘭相、著色力好;用于油墨、涂料、具有的分散性,光澤好;用于涂料、塑料具有良好的著色力和蘭相、低吸油性。低色素炭黑、導(dǎo)電性好,用于塑料、電纜護套等抗靜電產(chǎn)品;具有良好的分散性,流動性好,中等黑度和著色力,廣泛用于位油墨涂料色母之中。 上述碳黑的典型特征具有良好的分散性,色相穩(wěn)定,高純度,良好的流動性和高著色力;可以被廣泛地應(yīng)用于塑膠,涂料,油墨,化纖,皮革以及碳粉等行業(yè)中,油墨用碳黑還可根據(jù)用戶需求進行工藝調(diào)整。
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