塑料制品碳黑色素碳黑

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http://tanhei0805.b2b.u69cn.com/炭黑在塑料中的應(yīng)用

炭黑是塑料的著色劑、防紫外線老化劑和抗靜電劑。隨著塑料行業(yè)的發(fā)展，炭黑在塑料

行業(yè)的用量也越來越大，

從普通的日用塑料到高檔的工程塑料都離不開炭黑。

和橡膠行業(yè)用

炭黑相比，

塑料的炭黑用量雖然不多，但它對塑料性能的影響很大，因此，

對塑料用炭黑的

性能要求更加嚴(yán)格，

不同用途的塑料制品對炭黑性能有不同的要求，

現(xiàn)對炭黑在塑料中應(yīng)用

作一介紹。

1

炭黑基本性能炭黑基本性能，原生粒徑、結(jié)構(gòu)、孔隙率和表面官能團(tuán)，對塑料性能的

影響如下：

1

．

1

炭黑原生粒徑小

(

比表面積大

) (1)

可以提高炭黑的黑度；

(2)

可以提高炭黑的

著色力；

(3)

可以增強(qiáng)炭黑抗紫外線的能力；

(4)

可以提高炭黑的電導(dǎo)率；

(5)

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。

炭黑的吸水量與炭黑的氮吸附比

表面積有很大的關(guān)系。

當(dāng)與樹脂混合制成塑料時(shí)，

炭黑的原生粒徑將是影響塑料吸水量的主

要因素。

1

．

2

炭黑結(jié)構(gòu)高

(1)

會(huì)降低炭黑的黑度和著色力；

(2)

可以提高炭黑的分散性；

(3)

可以增

大塑料的粘度；

(4)

提高炭黑的電導(dǎo)率；

(5)

在導(dǎo)電炭黑的使用中，可以減少炭黑的使用量。

炭黑結(jié)構(gòu)是炭黑鏈枝程度或炭黑聚集體大小的表示法。

炭黑結(jié)構(gòu)分為一次結(jié)構(gòu)，

或稱原生結(jié)

構(gòu)和二次結(jié)構(gòu)。

一次結(jié)構(gòu)是指原生聚集體形成的結(jié)構(gòu)，原生結(jié)構(gòu)比較牢固，

不易破壞，

所以

一次結(jié)構(gòu)是在塑料體系中實(shí)際存在的結(jié)構(gòu)。

二次結(jié)構(gòu)是炭黑聚集體靠范德華力凝聚形成的附

聚體，二次結(jié)構(gòu)不牢固，易在塑料加工過程中受到破壞。炭黑孔隙體積與結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，

結(jié)構(gòu)高的炭黑存在著較大的孔隙體積；

結(jié)構(gòu)低的炭黑則孔隙體積較小，

所以孔隙體積是炭黑

結(jié)構(gòu)的量度。

一般炭黑孔隙體積通過吸液法和壓縮比容法測定。

炭黑孔隙體積在一定程度上

影響一定粒徑的炭黑的

“

重量

”

，因此，加入相同重量、但孔隙體積較大的炭黑，能增加炭黑

粒子在塑料中體積數(shù)量，同時(shí)也提高了塑料制品的電導(dǎo)性。

1

．

3

炭黑表面官能團(tuán)多

(

揮發(fā)物量高，

pH

值低

)(1)

降低炭黑的電導(dǎo)率；

(2)

提高炭黑的潤

濕性；

(3)

增加炭黑的吸水率。炭黑表面官能團(tuán)是在炭黑離子表面生成的含氧基團(tuán)，它影響

著炭黑許多理化性能。

炭黑的表面官能團(tuán)主要是一些酸性的表面基團(tuán)，

主要包括羧基、

酚羥

基、

醌基和內(nèi)酯基等。

炭黑表面官能團(tuán)的多少是由一定溫度和環(huán)境條件下，

反應(yīng)一定時(shí)間后，

通過測量炭黑的減量來表示的。

另外，影響塑料性能的其他因素還有炭黑中硫分、

灰分、雜

質(zhì)等，還有炭黑的物理形態(tài)，如粉狀或粒狀。

2

炭黑粒子的物理特性用帶有自動(dòng)圖像分析技術(shù)的透射電子顯微鏡可以測試炭黑的粒

徑、

聚集體的尺寸和形狀以及分布狀況。

將透射電子顯微技術(shù)運(yùn)用到炭黑聚集體的多重圖像

上，可以看到聚集體的三維結(jié)構(gòu)。通過透射電子顯微鏡上的角度計(jì)旋轉(zhuǎn)炭黑的聚集體結(jié)構(gòu)，

可以發(fā)現(xiàn)不同的角度所看到的聚集體外觀是不一樣的。通過不同角度所顯現(xiàn)的聚集體圖像，

我們可以建立聚集體的三維圖像。

總而言之，

通過旋轉(zhuǎn)方式我們可以看到具有高結(jié)構(gòu)炭黑的

聚集體比低結(jié)構(gòu)炭黑的聚集體更大、

更復(fù)雜。

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1

所示。從右邊的模擬圖像來看，雖然圖像是二維

的，

但我們可以明顯感受到聚集體的三維圖像；

而且通過觀察，

我們可以了解炭黑粒子之間

的空間關(guān)系。另外，這樣的模型圖像可以根據(jù)需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以觀察和測量炭黑的聚集體。

隨著三維圖像分析技術(shù)的發(fā)展，

未來的三維分析技術(shù)，

將對聚集體結(jié)構(gòu)如何影響應(yīng)用性能作

出滿意的解釋。