炭黑在塑料中的应用

三、炭黑在色母粒中分散应注意的问题

1.炭黑的加入量

为了有效、经济地生产塑料混合料，分散过程中炭黑的用量应尽可能地高，但也要考虑到研磨的操作性，以及产品的类型和质量要求。

不同的塑料对分散程度要求不同。在很多情况中，黑色塑料混合料的性能差与炭黑分散不良有直接关系。这进一步说明保持良好分散的重要。

塑料工业对原材料性能要求十分严格，如电缆护套和纤维等产品对颜色分散要求很高。因通过颜料的最佳分散可实现对塑料性能的良好控制，例如，颜色、色调、黏度、光泽、耐久性和挤出性能等。另一方面，日用品应用(如模塑的花盆)一般不要求炭黑过分地分散。

分散体的目的是生产出能满足客户对性能要求的产品，但往往会由于分散体的质量和最终产品的稳定性不佳，而不能提供最佳的炭黑性能。质量低、稳定性差的分散体也能从其得到的色母粒或最终产品的外观和性能中看出。下面列举一些常见的问题。

⑴“返粗”、“砂粒”和“附集体”是常用的术语，用来描述由于液态色浓浆或塑料溶液不稳定而出现的似凝胶的小附集体，解决这一问题的办法是通过改进设备、加入助剂或采用其他技术来改善分散状况。

⑵色浆分散不良会导致黑度下降，出现棕色色调和低光泽，这种问题也会出现在最终产品上，由于不良分散而产生的问题只能通过增强混合力度来解决。这些可以通过选择较佳的炭黑，延长混合时间和改进混合条件来实现。

⑶炭黑加入量大会导致黏度增加，在混合时造成温度上升。这对热敏性树脂尤其不利。过多的热量会产生凝胶，从而降低了分收质量和稳定性。降低炭黑加入量或控制适合的温度有助于减轻这一问题。

2.炭黑与聚合物的比例

在色母粒中炭黑与聚合物之比要高，但是每一种聚合物对颜料的容量是有限的。这种有限程度只有通过实际生产配方，在所有的生产设备上试验才能确定。

如果塑料混合料需要进一步稀释，一定要确保有足够的聚合物，以便达到适合的黏度有利于色母粒进人稀释树脂中。为达到最好的混合性能，炭黑的选择部分取决于混合料对黏度的要求。

3.高加入量炭黑加入带来的问题和限制

在制备分散体时，如果英黑的加入量过高，会带来许多问题。尽管高加入量是很理想之想法，但一定要考虑实际能使用的限量。下面列出一些限制因素。

⑴色母粒黏度市场有许多类型的研磨分败设备，它们对炭黑的分散效率各不相同。引起这种差别的首要因素是色母粒的黏度。例如，密闭式混炼机或双辊混设备，特别适合于高黏度的观合料。

⑵载体的化学性。载体和炭黑之间的相容性能影响对分散能量的需要，聚合物和炭黑之间良好的相互作用能促进润湿，并加快分散过程。换言之，炭黑/载体之间相互用强，混合料的性能则愈好。

在需要高颜料含量时，应使用能适应这种高颜料含量的聚合物。

正确选用有效的润湿剂和分散剂能提高塑料的性能。另外，塑料生产厂商在选用炭黑时，应考虑经后处理的炭黑可带来更优的分散性和流变性。

4.炭黑色母粒的稀释和分散

这里着重提一下，即使采用了最好的技术制备丁色母粒，但是如果将色母粒稀释到到塑料配方中的操作不当，结果会前功尽弃。下面列举避免这一问题的一些方法。

⑴如果色母粒的黏度很高，稀释过程应缓慢进行，稀释的聚合物要小批量加入，否则会使色母粒形成带有凝胶状斑点的料团，很难进一步分散。

⑵将高黏度的色母粒稀释到到低黏度的聚合物基料中通常是一项富有挑战性的工作。如果色母粒和树脂基料的黏度相匹配，就能预期获得良好的稀释效果。这一点可以通过对树脂的选择或控制各组分的温度来实现。如果可能，应将色母粒首先熔融使其软化，然后加人要稀释的树脂。使用这项技术时，稀释树脂的黏度可超过或正好和色母粒黏度相匹配，这样可提供一个最适宜的稀释条件。

⑶应正确选择稀释用树脂或基料，始终要记住最终产品的技术指标。应使用合适的聚合物体系，它们应该是洁净，不含任何小胶粒和其他杂质。杂质往往会造成“斑点”、“沾污”、“鱼眼”等，造成产品的外观不良。