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黑色料在塑料制品中常见的15个问题
编辑:苏州市恒英塑业有限公司   时间:2016-11-23

黑色料几乎人人都用过,用于染色,用于防老化,用于导电制品等,使用中出现的许多问题也常常困扰我们。小编现将大家共同关心的一些问题进行探讨,希望给您带来收获。





1问:

黑色料是由哪些材料组成的?


组成黑色料的材料有:

A.碳黑;

B.碳黑载体;

C.碳黑润湿剂;

D.碳黑分散剂;

E.其他加工助剂。


黑色母粒用碳黑按照国际分类,我国有三十多个品种。主要分为橡胶用和非橡胶用两大类。在橡胶用碳黑中主要是耐磨碳黑,能有效地提高橡胶轮胎的耐磨性;在非橡胶用碳黑中,真正能作为黑色母粒得碳黑只有几种。


以槽法碳黑在塑料中应用最为广泛,这主要由于其来源丰富,纯度高,粒径小。这其中,又分为高色素碳黑(粒径9-17mm),中色素碳黑(粒径18-25mm)和低色素碳黑(粒径26-37mm)。由于碳黑品种不同,价格差异很大。


碳黑粒子由于其本身具有多活泼性,很少以原生粒子存在,几乎都以一定范围粒径得团聚粒子存在。

 


2问:

碳黑载体是怎么回事?

载体就是承载碳黑的物质。一般塑料制品使用什么原料,载体就使用什么原料。这样制造的黑色母粒与塑料原料相容性较好。


如:PS(聚苯乙烯)塑料制品,其使用的黑色母粒载体就是PS。对于聚乙烯塑料制品,载体就是聚乙烯。但是,一般选用LDPE(高压聚乙烯),因为LDPE承载碳黑能力最强,且加工性能好。而其他聚乙烯HDPE和LLDPE只能制造低浓度黑色母粒。


对于PP(聚丙烯)塑料制品,只能使用PP和LDPE为载体的黑色母粒,但不能使用HDPE和LLDPE及其他塑料为载体的黑色母粒。当然也有用回收料做载体的黑色母粒。



3问:

为什么碳黑需要润湿剂?

碳黑比重约2g/cm,由于碳黑粒径很小,表现密度就很小,显得蓬松,似乎很轻。要顺利加工,就必须先将碳黑润湿。润湿剂的选择非常关键。


为降低成本,大量使用白油或石蜡之类的产品的企业不在少数,将会严重影响所加工制品的强度。


4问:

碳黑母料使用的分散剂有哪些?


分有机分散剂和无机分散剂两类。高档黑色母料使用有机分散剂,主要用于使用环境要求较高的塑料制品,如滴灌产品。低档黑色母粒使用无机分散剂,常用有碳酸钙。


可以从母粒包装判断,25公斤只有半袋的肯定是使用无机分散剂;满袋的是使用有机分散剂的黑色母粒。使用无机分散剂可以大大降低黑色料成本,但很致命的是碳酸钙具有加速塑料制品老化的作用。

 


5问:

黑色母粒也需要加工助剂吗?


当然需要。顺利的加工过程需要正确选择抗氧剂,内润滑剂,外润滑剂,改性剂和抗静电剂。

 


 

6问:

黑色母粒有哪些加工方法?


有三种:单螺杆法,双螺杆法和密恋法。

单螺杆法:使用拌料机将物料混合后,由单螺杆挤出机拉条造粒,一般碳黑浓度在18-20%,工艺落后,生产现场环境条件差,属被淘汰工艺,不排除一些刚起步小厂仍使用此法加工。


双螺杆法:使用拌料机将物料混合后,由双螺杆挤出机拉条或水环造粒,由于双螺杆机本身混炼能力有限,母粒一般碳黑浓度在25-32%。


密炼法:使用拌料机将物料混合后,加入密炼机捏合后,再由喂料机喂入双螺杆挤出机,经水环或水下切粒,母料一般碳黑浓度在40-45%。加工方法对母粒性能有影响吗?是的。显然,密炼法提高了载体对碳黑的承载能力,同时碳黑能更均匀地进入载体。发挥密炼机机械捏合优势,破碎团聚粒子,使碳黑粒子团聚粒度大大降低,母粒中碳黑粒径及其分布均匀,是其他两种方法不能替代的。



7问:

黑色母粒在哪些方面具有突出表现?

在塑料制品染色方面,黑色母粒只需0.6%-0.8%,就会奇黑无比,再多加也不会更黑了。


据试验数据显示,在新疆地区户外使用的制品,如需要依靠黑色母粒防老化,只要使用优质黑色母粒(而不是回料做载体,白油润湿,碳酸钙分散等等的那种),碳黑在制品中含量达到2-2.5%,即:每100公斤原料中,有5-6份(重量)含碳黑40%的母粒,所起到的作用远远超过任何防老化产品,产品寿命可以达到10年以上。这就是为什么滴灌产品,输水产品,通信电缆产品都是黑色的。


另外,碳黑对制品强度增加,导电性增强等方面都有特殊贡献。




8问:

生产中用这么多份数的黑色母料?

没错。实际生产中一般使用2份左右黑色母粒,再添加防老化助剂,利用防老化和碳黑的协同作用防老化,来降低产品成本。


另外,在户外使用时间长短,产品寿命得要求,也决定黑色母粒使用量适当降低,前提是碳黑在产品中必须形成连续相,即有碳黑“膜”保护塑料。


如加入黑色母粒太少,碳黑相(即小片浓度高的部分)在制品中不连续,在相与相的分界处,塑料分子最脆弱,受紫外光直接打击,加速氧老化反应,此时碳黑在制品中如同杂质,还不如不加。相与相的分界处小于280mm时,可以躲避紫外光打击,制品是安全的。




9问:

怎样从黑色母粒外观判断其质量?


质量好的黑色母粒光泽及软硬适度。过油过亮,说明油放得太多,光泽黯淡说明载体是回料或碳酸钙过量。质量好的黑色母粒用牙咬,柔中带脆。


太软说明有机分散剂过多,软而松散说明碳黑浓度低含碳酸钙较多,过脆说明碳黑含量过高,或载体是回料。


10问:

使用后制品表面有小麻面是怎么回事?

如果麻面是突起的小尖,说明制品加工设备分散母料能力有限,不能将母料中碳黑团聚颗粒剪切均匀,应使用浓度较低的黑色母粒;或者母粒有过多的碳酸钙和过多的白油,被单螺杆及双螺杆机,在高压下挤出,形成小僵块,无法分散。


如果麻面是凹下的,是母料中小分子物质挥发造成,说明白油多了。



11问:

含碳酸钙的黑色母料能否使用?


要综合来看。首先,黑色母料中如果碳酸钙细度1000目,含量在10%以内,对于无户外暴露使用要求的制品,是不错的选择,价格低。产品外观光泽好,加工中碳黑分散均匀,黑度不受影响,对产品强度影响较小。


如果碳酸钙细度低于1000目,可能出现光泽黯淡,表面粗糙,制品强度下降。如果1000目的碳酸钙用量超过10%,制品表面无光发灰白,黑度不够,制品强度下降。


其次,在任何有防老化要求的户外使用的制品中,含有碳酸钙都是不好的,视产品使用寿命选择是否使用。最后,使用这类黑色母粒,需要舍得使用高剪切能力的设备。


12问:

选择碳黑含量高的黑色母粒降低成本吗?


碳黑含量较高,意味着分散越困难,对设备剪切能力的要求也提高,需要配大长径比,带混炼段,耐磨蚀的螺杆,这要视设备情况而定。对混炼效果好的设备,使用碳黑浓度高的母粒,相应加入量少,当然省钱。


对于混炼能力有限的设备,使用碳黑浓度高的母粒,分散不均,麻点突出,造成废品率较高,得不偿失。也许使用碳黑含量40%的母粒时生产不正常,改用35%后,效果却很好。


13问:

黑色母粒中添加防老化剂是怎么回事?


这与黑色料储存及使用加工有关。我国生产的塑料用碳黑,无论高色素,中色素还是低色素,都存在含氧元素较高的问题。




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