挑战：供水的可持续性

获得安全饮用水是人类健康和福祉的最基本需求。由于当地水资源短缺、人口快速增长以及农业、工业和能源部门对水的需求不断增加，人类整体上对水的需求也在不断上升。含炭黑的塑料管道系统是应对这一危机的一种可持续的、环境可接受的方法，它将造福于子孙后代。

与金属或混凝土管道系统相比，塑料管道系统更坚固、耐用、轻便、灵活，其制造、运输和安装所需的能源大大减少。

当炭黑与合适的塑料（一般为高密度聚乙烯 HDPE）混炼时，可延长塑料管道的使用寿命。

不同地区对饮用水管材的要求也不尽相同。 北美地区没有规定高密度聚乙烯（HDPE）压力管的炭黑粒径或其他特定材料的特性，一直使用的是 Raven 520型炭黑（表 1）。 欧盟法规（世界其他地区）对炭黑和高纯度材料（通常定义为 "P 型"）则有具体要求，以满足性能需求，这是本博客讨论的重点。

Raven P 型炭黑（表 1）性能卓越，符合欧盟对压力管道、灌溉系统和采矿等关键管道应用的所有主要规定。

表 1：博拉 Raven 炭黑的典型属性 

* ASTM D 3849-22 炭黑标准测试法--使用电子显微镜对炭黑进行形态表征        N/A = 不适用

炭黑粒径、含量和紫外线耐候性

埋地高密度聚乙烯（HDPE）管道的预期寿命一般为 50 到 100 年。然而，高密度聚乙烯（HDPE）管道在安装之前要在露天环境中运输和储存相当长一段时间，而且许多管道都是安装在地面之上，暴露在阳光下。 长期暴露在阳光之下，紫外线就会破坏高密度聚乙烯（HDPE）的分子链，使管道失去弹性和韧性，从而大大缩短管道的使用寿命。

炭黑是优质、经济的紫外线稳定剂，可使管道达到最佳预期寿命。 炭黑能吸收紫外线辐射，从而防止塑料树脂降解。

紫外线的吸收效率取决于炭黑的某些属性。原生粒径越小，吸收紫外线的表面积相应地就越大。 ISO 和欧洲高密度聚乙烯（HDPE）水管标准规定，炭黑的平均（原生）粒径应小于 25 纳米。因此，Raven P 型炭黑具有尤其出色的紫外线防护性能。添加量取决于高密度聚乙烯（HDPE）产品的厚度、暴露条件和炭黑类型。 提供最佳紫外线防护的添加量在 2% 到 2.5% 之间。

分散和分散性

充分的分散性是压力管道中炭黑最重要的参数之一。 

优异的管道质量（耐候性、机械性能和表面光洁度）需要最佳的炭黑分散性。 如果分散不好，那么无论使用哪种炭黑，都无法达到基本的性能水平。

Raven P 型炭黑具有精心制作的形态，表面积和结构平衡良好，易于分散，适合快速挤出。 良好的分散性可最大限度地增加炭黑的可用表面积，以吸收紫外线，并提供平滑的表面光洁度。

混炼物吸湿性

炭黑的表面积和无机杂质（灰分含量）对管道混炼物的潜在吸湿性都会产生影响。炭黑的表面积越大，吸湿性越强。与湿气相关的问题包括管道壁上的空隙、针孔或管道表面粗糙。 Raven P 型炭黑具有独特的形态设计，无机盐含量极低。具有这种平衡特性的炭黑吸湿性极低。

炭黑的化学清洁度

用于制造管道的炭黑中的化学杂质（如硫、甲苯萃取物和灰分）会影响口感、气味等感官特性，甚至影响所输送的饮用水的安全性。 这些杂质必须严格控制，才能低于应用地区所要求的特定水平。 如表 1 所示，Raven 产品具有极佳的化学洁净度，被业界广泛用于制造水管。

结论

水运输已成为一个严重的全球性问题，亟需寻求解决方案。 在高密度聚乙烯（HDPE）管道中应用博拉炭黑的 P 型炭黑可提高耐用性，是其他管道产品的可持续替代品。 北美和欧洲的要求不尽相同。Raven 520 型炭黑适用于北美的 PPI/HSB 标准。在欧洲地区，Raven P 型产品可满足紫外线耐候性、化学清洁度和维持机械特性的性能要求。