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。
纤维色母粒主要分为丙纶,涤纶。主要用于化纤丝,地毯,无纺布等。要求炭黑含有高纯度,好分散性,高着色力,无杂质,颜料颗粒小于1um。
以天然气为主要原料,以槽钢为火焰接触面而生产炭黑,此种炭黑称为槽黑。与炉黑及热裂黑相比,其粒子较细而比表面积较大。同时,由于采用特定的生产方式,其表面受到氧化,含有较多的含氧官能团而呈酸性。这类炭黑粒子的聚结程度较低。因含有较多的含氧官能团,可延缓橡胶的硫化速度,提高聚烯烃的耐候性以及赋予油墨良好的流动性和印刷性能。 热裂法热裂法热裂法热裂法 以天然气、焦炉气或重质液态烃为原料,在无氧、无焰的情况下,经高温热解生成炭黑,称为热裂黑。它是炭黑品种中比表面积低的一类,基本上以单个球形粒子存在,不熔结或聚结成聚集体,其表面含氧量亦很少(0.1%~0.3%)。热裂黑主要有三个品种:中热裂黑、不污染的中热裂黑和细热裂黑。中热裂黑的氮吸附比表面积为6~10m2/g,细热裂黑则为10~15m2g
炭黑的分散过程主要受到三个因素的影响
a.炭黑的本质特性:炭黑的原始粒径、结构和表面各种基团都会对分散产生很大的影响。通常情况下炭黑的原始粒径小、结构低、挥发份低分散困难,反之则相对容易些。
b.使用者的配方:炭黑使用者的配方,基料、溶剂和树脂的性能都会非常显著地影响炭黑的终分散情况,尤其是炭黑用树脂的选择。
c.分散设备:不同的分散设备在相同条件下的分散效果是完全不同的。正确选用分散设备是使用者重视的。
色素炭黑的几个典型参数
黑度(反射率)——炭黑黑度通常以“反射率测定仪”测定的数据来表示,在大部分情况下也反映了该炭黑的原始粒径,是衡量该炭黑市场价格的重要参数之一。反射率越低,炭黑黑度越高,粒径也越小。反之亦然。
挥发份——炭黑表面携带含氧基团的数量,反映了炭黑的表面物理性能、电化学性能和应用性能,也是衡量该炭黑市场价格的重要参数之一。
结构——炭黑结构是炭黑微粒子聚集体形成的链枝程度的表征值,它表示了炭黑内部的空隙程度。通常以吸油值(DBP吸收值)表示。
高、低结构炭黑与应用性能之间地关系示意图
外观 黑色微细粉末
灰分 ≤0.3%
比表面积 200~600m2/g
pH值 2-8
加热减量 ≤4%
着色力 ≥120%
色素碳黑主要用作着色或配色。国际上,根据炭黑的着色能力,通常分为三类,即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。这种分类通常用三个英文字母表示,前两个字母表示炭黑的着色能力,后一个字母表示生产方法。常用的剂型有粉状和粒状。