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黑色母粒在塑料制品中的應(yīng)用(Q&A)
????????1.黑色母粒是由哪些材料組成的?
????????組成黑色母粒的材料有:
????????A.碳黑;B.碳黑載體;C.碳黑潤濕劑;D.碳黑分散劑;E.其他加工助劑。
????????2.請介紹一下黑色母粒用碳黑。
????????按照國際分類,我國有三十多個(gè)品種,主要分為橡膠用和非橡膠用兩大類。
????????在橡膠用碳黑中主要是耐磨碳黑,能有效地提高橡膠輪胎的耐磨性;在非橡膠用碳黑中,真正能作為黑色母粒得碳黑只有幾種。
????????以槽法碳黑在塑料中應(yīng)用最為廣泛,這主要由于其來源豐富,純度高,粒徑小。這其中,又分為高色素碳黑(粒徑9-17mm),中色素碳黑(粒徑18-25mm)和低色素碳黑(粒徑26-37mm)。
????????由于碳黑品種不同,價(jià)格差異很大。碳黑粒子由于其本身具有多活潑性,很少以原生粒子存在,幾乎都以一定范圍粒徑得團(tuán)聚粒子存在。
????????3.碳黑載體是怎么回事?
????????載體就是承載碳黑的物質(zhì)。一般塑料制品使用什么原料,載體就使用什么原料。這樣制造的黑色母粒與塑料原料相容性較好。
????????如:PS(聚苯乙烯)塑料制品,其使用的黑色母粒載體就是PS。對于聚乙烯塑料制品,載體就是聚乙烯。但是,一般選用LDPE(高壓聚乙烯),因?yàn)長DPE承載碳黑能力最強(qiáng),且加工性能好。
????????而其他聚乙烯HDPE和LLDPE只能制造低濃度黑色母粒。對于PP(聚丙烯)塑料制品,只能使用PP和LDPE為載體的黑色母粒,但不能使用HDPE和LLDPE及其他塑料為載體的黑色母粒。當(dāng)然也有用回收料做載體的黑色母粒。
????????4.為什么碳黑需要潤濕劑?
????????碳黑比重約2g/cm,由于碳黑粒徑很小,表現(xiàn)密度就很小,顯得蓬松,似乎很輕。要順利加工,就必須先將碳黑潤濕。潤濕劑的選擇非常關(guān)鍵。
????????為降低成本,大量使用白油或石蠟之類的產(chǎn)品的企業(yè)不在少數(shù),將會嚴(yán)重影響所加工制品的強(qiáng)度。
????????5.碳黑母料使用的分散劑有哪些?
????????分有機(jī)分散劑和無機(jī)分散劑兩類。高檔黑色母料使用有機(jī)分散劑,主要用于使用環(huán)境要求較高的塑料制品,如滴灌產(chǎn)品。
????????低檔黑色母粒使用無機(jī)分散劑,常用有碳酸鈣??梢詮哪噶0b判斷,25公斤只有半袋的肯定是使用無機(jī)分散劑;滿袋的是使用有機(jī)分散劑的黑色母粒。使用無機(jī)分散劑可以大大降低黑色母粒成本,但很致命的是碳酸鈣具有加速塑料制品老化的作用。
????????6.黑色母粒也需要加工助劑嗎?
????????當(dāng)然需要。順利的加工過程需要正確選擇抗氧劑、內(nèi)潤滑劑、外潤滑劑、改性劑和抗靜電劑。
????????7.黑色母粒有哪些加工方法?
????????有三種:單螺桿法,雙螺桿法和密戀法。
????????單螺桿法:使用拌料機(jī)將物料混合后,由單螺桿擠出機(jī)拉條造粒,一般碳黑濃度在18-20%,工藝落后,生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境條件差,屬被淘汰工藝,不排除一些剛起步小廠仍使用此法加工。
????????雙螺桿法:使用拌料機(jī)將物料混合后,由雙螺桿擠出機(jī)拉條或水環(huán)造粒,由于雙螺桿機(jī)本身混煉能力有限,母粒一般碳黑濃度在25-32%。
????????密煉法:使用拌料機(jī)將物料混合后,加入密煉機(jī)捏合后,再由喂料機(jī)喂入雙螺桿擠出機(jī),經(jīng)水環(huán)或水下切粒,母料一般碳黑濃度在40-45%。
????????8.加工方法對母粒性能有影響嗎?
????????是的。顯然,密煉法提高了載體對碳黑的承載能力,同時(shí)碳黑能更均勻地進(jìn)入載體。
????????發(fā)揮密煉機(jī)機(jī)械捏合優(yōu)勢,破碎團(tuán)聚粒子,使碳黑粒子團(tuán)聚粒度大大降低,母粒中碳黑粒徑及其分布均勻,是其他兩種方法不能替代的。
????????9.黑色母粒在哪些方面具有突出表現(xiàn)?
????????在塑料制品染色方面,黑色母粒只需0.6%-0.8%,就會奇黑無比,再多加也不會更黑了。
????????據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,在新疆地區(qū)戶外使用的制品,如需要依靠黑色母粒防老化,只要使用優(yōu)質(zhì)黑色母粒(而不是回料做載體,白油潤濕,碳酸鈣分散等等的那種),碳黑在制品中含量達(dá)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,所起到的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何防老化產(chǎn)品,產(chǎn)品壽命可以達(dá)到10年以上。
????????這就是為什么滴灌產(chǎn)品,輸水產(chǎn)品,通信電纜產(chǎn)品都是黑色的。另外,碳黑對制品強(qiáng)度增加,導(dǎo)電性增強(qiáng)等方面都有特殊貢獻(xiàn)。
????????10.實(shí)際生產(chǎn)中黑色母料的份數(shù)有什么要求?
????????實(shí)際生產(chǎn)中一般使用2份左右黑色母粒,再添加防老化助劑,利用防老化和碳黑的協(xié)同作用防老化,來降低產(chǎn)品成本。
????????另外,在戶外使用時(shí)間長短,產(chǎn)品壽命的要求,也決定黑色母粒使用量適當(dāng)降低,前提是碳黑在產(chǎn)品中必須形成連續(xù)相,即有碳黑“膜”保護(hù)塑料。
????????如加入黑色母粒太少,碳黑相(即小片濃度高的部分)在制品中不連續(xù),在相與相的分界處,塑料分子最脆弱,受紫外光直接打擊,加速氧老化反應(yīng),此時(shí)碳黑在制品中如同雜質(zhì),還不如不加。
????????相與相的分界處小于280mm時(shí),可以躲避紫外光打擊,制品是安全的。
????????11.怎樣從黑色母粒外觀判斷其質(zhì)量?
????????質(zhì)量好的黑色母粒光澤及軟硬適度。過油過亮,說明油放得太多,光澤黯淡說明載體是回料或碳酸鈣過量。
????????質(zhì)量好的黑色母粒用牙咬,柔中帶脆。太軟說明有機(jī)分散劑過多,軟而松散說明碳黑濃度低含碳酸鈣較多,過脆說明碳黑含量過高,或載體是回料。
????????12.使用黑色母料后制品表面有小麻面是怎么回事?
????????如果麻面是突起的小尖,說明制品加工設(shè)備分散母料能力有限,不能將母料中碳黑團(tuán)聚顆粒剪切均勻,應(yīng)使用濃度較低的黑色母粒;或者母粒有過多的碳酸鈣和過多的白油,被單螺桿及雙螺桿機(jī),在高壓下擠出,形成小僵塊,無法分散。如果麻面是凹下的,是母料中小分子物質(zhì)揮發(fā)造成,說明白油多了。
????????13.含碳酸鈣的黑色母料能否使用?
????????要綜合來看。首先,黑色母料中如果碳酸鈣細(xì)度1000目,含量在10%以內(nèi),對于無戶外暴露使用要求的制品,是不錯(cuò)的選擇,價(jià)格低。產(chǎn)品外觀光澤好,加工中碳黑分散均勻,黑度不受影響,對產(chǎn)品強(qiáng)度影響較小。
????????如果碳酸鈣細(xì)度低于1000目,可能出現(xiàn)光澤黯淡,表面粗糙,制品強(qiáng)度下降。如果1000目的碳酸鈣用量超過10%,制品表面無光發(fā)灰白,黑度不夠,制品強(qiáng)度下降。
????????其次,在任何有防老化要求的戶外使用的制品中,含有碳酸鈣都是不好的,視產(chǎn)品使用壽命選擇是否使用。最后,使用這類黑色母粒,需要舍得使用高剪切能力的設(shè)備。
????????14.選擇碳黑含量高的黑色母粒降低成本嗎?
????????碳黑含量較高,意味著分散越困難,對設(shè)備剪切能力的要求也提高,需要配大長徑比、帶混煉段、耐磨蝕的螺桿,這要視設(shè)備情況而定。
????????對混煉效果好的設(shè)備,使用碳黑濃度高的母粒,相應(yīng)加入量少,當(dāng)然省錢。對于混煉能力有限的設(shè)備,使用碳黑濃度高的母粒,分散不均,麻點(diǎn)突出,造成廢品率較高,得不償失。
????????也許使用碳黑含量40%的母粒時(shí)生產(chǎn)不正常,改用35%后,效果卻很好。
????????15.黑色母粒中添加防老化劑是怎么回事?
????????這與黑色母粒儲存及使用加工有關(guān)。我國生產(chǎn)的塑料用碳黑,無論高色素、中色素還是低色素,都存在含氧元素較高的問題。
????????據(jù)有關(guān)資料報(bào)道,達(dá)3-8%。這直接影響到母粒加工和儲存過程中,載體的氧化老化,這種老化一旦發(fā)生,將直接導(dǎo)致未來使用該母料的產(chǎn)品,提前老化,氧化誘導(dǎo)期試驗(yàn)充分證明這一點(diǎn)。
????????為避免和減輕這種現(xiàn)象,采取添加適量的防老化劑,是保證黑色母料質(zhì)量的最佳選擇。
????????16.如使用橡膠用耐磨碳黑制造的黑色母粒,有什么不妥?
????????這種母粒,耐磨是第一位的,有一定的抗老化作用,染色能力較差,價(jià)格非常便宜。最主要的是你的設(shè)備要足夠耐磨。
????????17.如何分辨橡膠用耐磨碳黑制造的黑色母料?
????????從包裝上看,只有半袋,很黑很重,價(jià)格也很低。
????????加入設(shè)備后,立即出現(xiàn)電流加大,扭矩加大,提高塑料加工溫度流動性仍然較差,制品著色難,十有八九是它。