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炭黑分散不均匀会对塑料的机械性能产生哪些影响?

德隆化工有限公司 | 为世界贡献一流导电炭黑 | 发布时间: 2024-10-28 | 52 次浏览 | 分享到:

拉伸性能下降

拉伸强度降低:当炭黑分散不均匀时,炭黑团聚体在塑料基体中形成应力集中区域。在拉伸过程中,这些团聚体周围的塑料基体承受的应力比均匀分散情况下更大。由于团聚体与塑料基体之间的界面结合力通常较弱,当受到拉伸力时,团聚体周围很容易产生微裂纹。随着拉伸力的继续增加,这些微裂纹会迅速扩展,导致材料在较低的拉伸力下就发生断裂,从而降低了塑料的拉伸强度。例如,在含有不均匀分布炭黑的聚酰胺(PA)塑料中,拉伸强度可能会比炭黑均匀分散时降低 20% - 30%。

断裂伸长率减小:炭黑团聚体的存在限制了塑料分子链在拉伸过程中的取向和滑移。在均匀分散炭黑的情况下,塑料分子链能够在拉伸力的作用下有序地排列和伸展,使材料能够承受较大的变形。然而,当炭黑分散不均匀时,团聚体就像障碍物一样阻碍了分子链的运动。当材料被拉伸时,分子链无法充分伸展,在较小的伸长量下就会因为团聚体周围的应力集中而断裂,使得断裂伸长率降低。例如,在一些聚乙烯(PE)基塑料复合材料中,炭黑分散不良可能会使断裂伸长率降低 30% - 50%。

冲击性能变差

冲击韧性降低:在受到冲击时,塑料材料需要通过自身的变形来吸收冲击能量。当炭黑均匀分散时,能够在一定程度上增强塑料的韧性,帮助材料更好地吸收冲击能量。但是,如果炭黑分散不均匀,团聚体在塑料中会成为能量传递的障碍。冲击能量在传递到团聚体周围时,由于界面的不连续性和应力集中,无法有效地被周围的塑料基体吸收,而是容易在团聚体与基体的界面处产生裂纹并迅速扩展。这样,材料在受到较小的冲击时就会破裂,冲击韧性明显下降。例如,在聚苯乙烯(PS)塑料中加入炭黑,若炭黑分散不均匀,其冲击韧性可能会降低 40% - 60%。

硬度和耐磨性改变

硬度不均匀:炭黑团聚体的存在会导致塑料的硬度分布不均匀。在团聚体周围的区域,由于炭黑浓度相对较高,可能会使该区域的硬度比其他区域高。这种硬度的不均匀性在一些需要精确尺寸和表面平整度的应用中是不利的,例如在塑料模具或精密机械零件中,可能会影响零件的装配和使用性能。

耐磨性下降:在均匀分散炭黑的情况下,炭黑能够增强塑料的耐磨性能。炭黑颗粒可以作为耐磨填料,提高塑料表面的硬度和抗摩擦能力。然而,当炭黑分散不均匀时,团聚体可能会在摩擦过程中从塑料表面脱落,使表面出现凹坑和缺陷,从而降低了塑料的耐磨性能。例如,在聚氯乙烯(PVC)塑料地板中,炭黑分散不好会导致地板在使用过程中更容易出现磨损痕迹,缩短其使用寿命。