在本系列博客的第一篇,集中讨论了炭黑和高黑度需求,重点介绍了通过优化混炼来提取价值,包括工艺设计、设备和配方选择,以最大限度地提高分散性。本文将继续介绍专为高黑度应用而设计的炭黑。这包括炭黑的重要特性以及其带来的好处。我们将展示如何设计炭黑产品,以实现特定性能和分散性的平衡,满足配方的配混加工要求以及终端用户的颜色要求。本文将介绍博拉炭黑的Raven系列产品,这些产品均是专为高黑度应用而设计。
正如前面所讨论的,表面积和结构是定义炭黑产品并决定其应用性能的两个基本参数。具体来说,外比表面积(STSA),是颜色的主要性能预测指标,它与平均粒径密切相关。粒径越小,外比表面积越大。吸油值(OAN)是衡量炭黑三维结构或聚集程度的指标。结构越高,越有助于提升分散性,从而提高颜色性能。
博拉炭黑可提供Raven系列特种炭黑产品,这是专为工程塑料中的高黑度应用而设计的,如表1和图1所示。这些产品经过设计,实现了性能和分散性的最佳平衡,可用于多种终端应用行业,包括汽车、电子产品和家用电器。这些产品的独特形态使其可以直接混炼,或先制成高浓度的母粒,然后进行稀释,根据终端客户的需求提供一系列颜色响应。
表1 博拉炭黑专为塑料行业设计的高黑度炭黑产品家族
炭黑 | 外比表面积 (STSA), m2/g | 吸油值 (OAN), cm3/100g |
Raven 5100 Ultra | 350 | 95 |
Raven 3000 Ultra | 235 | 65 |
Raven 2900 Ultra | 215 | 65 |
Raven 2500 Ultra | 206 | 65 |
Raven 2800 Ultra | 205 | 95 |
Raven 2350 Ultra | 180 | 60 |
Raven 2000 | 168 | 65 |
图1 进一步说明了由表面积和结构分别决定的颜色性能和分散性之间的平衡
图1 博拉炭黑用于塑料的高黑度炭黑
基于所使用的炭黑的表面积,炭黑为塑料应用提供了广泛的颜色响应范围。图2说明了黑度(a)和蓝调(b)随表面积变化的关系。正如预期的那样,炭黑越细,其黑度更深,蓝调更蓝。这些关系也适用于各种树脂系统,包括SAN、PP、PC、PA、ABS和PP。可以选择理想的炭黑表面积,以满足黑度和分散性的应用需求。阴影区域显示了高色素炭黑和钢琴黑的高黑度和蓝调性能。值得注意的是,随着表面积的增加,底色变得更蓝,然而,当颗粒变得非常细时,由于更细颗粒的光散射增加以及分散难度提高,蓝调趋于降低。
图2:炭黑的表面积越高,则黑度更深,蓝调更蓝(阴影区域显示高色素炭黑和钢琴黑炭黑的颜色性能)
具有高光泽度或光滑度的表面展现出引人注目的深黑度和蓝调。它与分散性、物理清洁度和可加工性密切相关。充分分散的炭黑可实现光滑的表面光洁度,有助于增强塑料制品的深黑外观。使用博拉炭黑的Ultra系列这样高清洁度的炭黑有助于防止由杂质引起的表面缺陷。通常,1%或更低的炭黑浓度就足以实现所需的颜色外观。这种浓度水平不会对塑料复合物的挤出或注塑成型加工性产生显著影响。因此,用于复合物的基体树脂和其他组分是影响加工性的决定因素。
除了赋予产品黑色外,炭黑还可以增强产品的其他性能。炭黑最重要的性能之一就是吸收紫外线光并将其转化为热能,使塑料具有更强的抗紫外线耐久性。因此,炭黑可用于保护产品免受恶劣环境的影响,如紫外线辐射引起的降解,增强其耐候性并延长室外使用寿命。
本文重点推荐的博拉炭黑的高色素炭黑产品在充分分散的情况下,为塑料制品提供优异的紫外线耐久性,同时实现高黑度和蓝调性能。然而,如果应用主要是为了紫外线保护,虽然也可以使用这些高色素炭黑,但其耐候性能可以通过低表面积或中色素炭黑产品来实现。博拉炭黑开发了多种可供选择的炭黑解决方案,以提供最佳的紫外线性能,同时平衡分散性和制造成本。
本文讨论了博拉炭黑的高黑度应用产品组合,以及在(1)炭黑形态(颗粒和聚集体大小)、(2)通过混炼工艺实现的易分散性和稀释过程,以及(3)塑料应用中的颜色性能之间所需的平衡。要想成功应用炭黑,首先要明确应用需求以及手头可用的加工能力。为了确保最终产品的成功,炭黑供应商和终端用户必须进行信息交流与合作。
博拉炭黑的Raven产品系列可提供一系列专为高价值塑料使用的高黑度炭黑。这些产品的表面积和结构水平各不相同,使得配方师能够为特定应用调整黑度和分散性。博拉炭黑的高色素产品可实现极高的黑度和表面光洁度,这些特性使其适用于要求最为苛刻的电子产品、汽车和消费电器应用。博拉炭黑拥有一支专门的技术团队,随时准备与我们的客户合作,为他们可能遇到的任何应用需求找到合适的炭黑解决方案。
博拉炭黑是全球优质的炭黑生产商和供应商,年产能超过200万吨。作为市值600亿美元的阿迪亚博拉集团的旗舰企业,我们的设施遍布5大洲,12个国家,包括16个生产工厂,2个区域技术服务中心,以及2个全球技术研发中心。我们的业务遍布亚洲、欧洲和美洲的主要市场,能为全球客户提供始终如一的高品质产品和服务。我们拥有超过100种类型的炭黑产品,为橡胶和特种应用领域的优质企业提供解决方案。
博拉炭黑的特种炭黑业务主要集中在塑料、油墨和涂料市场。我们的特种炭黑Raven和Conductex可满足这些市场的各种需求,为广泛的应用领域提供所需的颜色、导电性、粘度和紫外线防护功能。我们现代化的研究基础设施和先进的技术中心使我们能够与客户精诚合作,为任何挑战提供卓越的解决方案。博拉炭黑致力于通过优化炭黑生产方式,大幅降低对环境的影响,从而为整个社区和社会做出突出贡献,并确保向我们的客户持续提供高品质产品。