避免常见错误,确保炭黑复合材料的性能
发布日期:
2022/04/28
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不是所有的炭黑都具有相同的性能。这意味着在选用炭黑产品时,您需要根据具体情况制定复合工艺,调整配料比例(LDR),选择替代方案,并兼顾到所用炭黑的性质等因素。以下是炭黑应用于塑料制品时的七个常见错误,以及有效避免这些错误需要注意的地方。



错误1:选用不合适的炭黑

每种类型的炭黑都是针对不同的应用而设计的。选用时,通常需要考虑炭黑的粒径(比表面积),结构(聚集体大小),孔隙率,表面化学属性及顆粒硬度这五大关键基本性质。如不留意,您选用的炭黑也许会不适合您的工艺或应用。一般来说,具有高结构的炭黑易于分散也更适合于导电应用;粒径大的炭黑适合于着色及调色用途;而粒径小的炭黑可以提供高黑度并有效提供紫外防护,但分散会需要较高的机械能。在您选用炭黑之前,请确保它的产品设计符合您的应用。

错误2:使用不合适的母粒配料比例

如果母粒的配料稀释比例过高或过低,可能会因为母粒与稀释树脂的粘度不匹配,而导致混合不均匀,而不能达到预期效果。此类问题在单螺杆挤出机工艺过程多有发生。如在注塑成型加工过程中,没有仔细考虑稀释比LDR,很可能就会导致成品组成不均而影响质量。如配料比例及粘度匹配等因素受产品配方及工艺的限制,这时应考虑使用具有较好混合功能的设备进行配料复合以达到最终复合材料组成均允、性能符合预期。

错误3:使用剪切应力和应用不匹配的复合工艺

理想情况下,炭黑和树脂的复合过程应该把炭黑团聚体尽可能分散成单个的聚集体粒子,并使这些聚集体粒子均匀地分散在所用的塑料体系中。在实际应用中,我们注意到有些复合工艺比如双螺杆挤出选用了和应用不匹配的螺杆设计,要么对炭黑分散不足无法达到所需的着色要求,要么是把炭黑过度剪切造成结构大幅降低(聚集体粒子尺寸大幅减小)从而影响到最终复合材料的导电性能。所以一定要根据具体应用及选用的炭黑,优化炭黑和树脂的复合生产工艺。

错误4:炭黑搬运和存储不当

甚至在您制造出最合适的炭黑复合材料之前,炭黑的搬运和储存不当也许都可能会破坏了您的所有努力。塑料用炭黑多为湿法或干法造珠粒状,便于运输及配料生产。搬运不当,会产生过多粉状炭黑,从而影响炭黑的流动性及给料的准确及稳定性。另外,储存或包装不当,如在潮湿的环境中储存太久,会导致炭黑过度吸潮。这样就可能会对炭黑的流动性及在其与树脂的复合过程中对树脂的稳定性产生负面影响,从而降低最终产品的性能。请留心搬运环节,并关注包装及存储环境,以避免以上情况发生。

错误5:使用简单的替代方案而不是定制化的工艺

一旦您找到了适用于某种炭黑的一种简便替代方案,您可能会认为该简便替代方案也适用于其它类型的炭黑。但是,这有可能造成大错。为了确保炭黑的使用达到其最佳性能,您很有可能需要根据具体应用,针对您选用的特定炭黑产品改进已有的工艺流程。


错误6:忽略炭黑的纯净度

也许即使是看起来很少量的杂质(包括物理的和化学的)也会对炭黑的特定应用产生负面影响。比如物理杂质过高会降低产品的表面光滑度,而影响美观;如用于导电,严重时会造成性能失效。用于纺丝的炭黑一般要有较高的纯净度,不然会降低纺丝周期、增加生产成本。而用于输送饮用水的聚乙烯管材,则要求炭黑有较低的杂质硫并有较高的化学纯净度。不同的应用对炭黑纯净度的要求不同,当然炭黑的生产成本也会不一样。我们的建议是根据具体应用,判断是否需要使用高纯净度的炭黑产品,如博拉的 Ultra 级高纯炭黑。

错误7:忽略炭黑的顆粒硬度

有些工程师,甚至有时包括经验丰富的工程师,也可能忽视炭黑的顆粒硬度这一产品性质。炭黑的顆粒硬度通常是根据其应用而设计控制的。理想的炭黑顆粒硬度可以保证在搬运过程中炭黑不会造成过多的粉末以影响其流动性,也不会在和树脂复合的工艺过程中造成分散困难而影响性能。选用了具有合适顆粒硬度的炭黑,您会发现在与树脂的复合过程中,炭黑具有很好的流动性,进料平稳,炭黑分散及产品性能也会达到预期。

 

总之,如果能避免这七个常见错误并对上述这些细节多加注意,您的炭黑复合材料就很有可能达到您想要的效果,并有助于确保最终产品性能。

  • 田俊博士
    田俊博士
    目前田军博士负责管理塑料应用实验室,支持新产品、新应用和生产工艺的开发和客户技术服务。田博士自2004年开始在塑料行业从事研究工作。他和他的团队致力于为解决客户应用的特定问题找到有效的解决方案。
  • 詹•卡马特博士
    詹•卡马特博士
    詹•卡马特博士是博拉炭黑塑料产品的应用经理。他在美国康涅狄格大学取得高分子科学博士学位,在印度理工学院德里分校取得高分子科学与技术硕士学位。卡马特博士在国际期刊上发表了7篇研究论文,并在十多个国际会议上发表了他的研究成果。他在高分子科学与工程领域多次获奖。
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