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炭黑很黑,不要忘记碳黑在塑料应用中劳苦功高-碳黑基本性能
炭黑是塑料的着色剂、防紫外线老化剂和抗静电剂。随着塑料行业的发展,炭黑在塑料行业的用量也越来越大,从普通的日用塑料到高档的工程塑料都离不开炭黑。和橡胶行业用炭黑相比,塑料的炭黑用量虽然不多,但它对塑料性能的影响很大,因此,对塑料用炭黑的性能要求更加严格,不同用途的塑料制品对炭黑性能有不同的要求,现对炭黑在塑料中应用作一介绍。
炭黑基本性能,原生粒径、结构、孔隙率和表面官能团,对塑料性能的影响如下:
1 碳黑原生粒径小(比表面积大)
(1)可以提高碳黑的黑度;
(2)可以提高炭黑的着色力;
(3)可以增强碳黑抗紫外线的能力;
(4)可以提高炭黑的电导率;
(5)碳黑能增大塑料的粘度;
(6)降低炭黑的分散性;
(7)增加炭黑和塑料的吸水量。
碳黑的吸水量与炭黑的氮吸附比表面积有很大的关系。当与树脂混合制成塑料时,炭黑的原生粒径将是影响工程塑料吸水量的主要因素。
2 碳黑结构高
(1)会降低炭黑的黑度和着色力;
(2)可以提高炭黑的分散性;
(3)可以增大塑料的粘度;
(4)提高炭黑的电导率;
(5)在导电炭黑的使用中,可以减少炭黑的使用量。
3 炭黑表面官能团多(挥发物量高,pH值低)
(1)降低炭黑的电导率;
(2)提高炭黑的润湿性;
(3)增加炭黑的吸水率。
碳黑表面官能团是在炭黑离子表面生成的含氧基团,它影响着碳黑许多理化性能。炭黑的表面官能团主要是一些酸性的表面基团,主要包括羧基、酚羟基、醌基和内酯基等。炭黑表面官能团的多少是由一定温度和环境条件下,反应一定时间后,通过测量炭黑的减量来表示的。另外,影响塑料性能的其他因素还有炭黑中硫分、灰分、杂质等,还有炭黑的物理形态,如粉状或粒状。
炭黑结构是炭黑链枝程度或炭黑聚集体大小的表示法。炭黑结构分为一次结构,或称原生结构和二次结构。一次结构是指原生聚集体形成的结构,原生结构比较牢固,不易破坏,所以一次结构是在塑料体系中实际存在的结构。二次结构是炭黑聚集体靠范德华力凝聚形成的附聚体,二次结构不牢固,易在塑料加工过程中受到破坏。
碳黑孔隙体积与结构有直接关系,结构高的炭黑存在着较大的孔隙体积;结构低的炭黑则孔隙体积较小,所以孔隙体积是炭黑结构的量度。一般炭黑孔隙体积通过吸液法和压缩比容法测定。炭黑孔隙体积在一定程度上影响一定粒径的炭黑的“重量”,因此,加入相同重量、但孔隙体积较大的炭黑,能增加炭黑粒子在塑料中体积数量,同时也提高了塑料制品的电导性。
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