乙炔导电炭黑生产厂家
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DL CARBON BLACK

高性能导电炭黑制造商

High Performance Conductive Carbon Black Manufacturer

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如何提高高导电炭黑在塑料中的分散性和均匀性?

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 | 66 次浏览 | 分享到:

选择合适的炭黑品种

粒径匹配:根据塑料的加工工艺和最终性能要求选择合适粒径的炭黑。一般来说,较小粒径的炭黑比表面积大,更容易团聚,但如果塑料的加工工艺能够提供足够的剪切力,小粒径炭黑可以更好地分散并形成导电网络。例如,对于注塑成型的塑料,因为其加工过程中有较高的剪切力,可选用粒径在 10 - 30nm 的炭黑。

结构特性:高结构炭黑具有较多的支链和孔隙,这种结构有利于炭黑在塑料中分散。因为支链结构可以减少炭黑颗粒之间的团聚,孔隙结构可以使塑料分子更容易进入炭黑颗粒之间,从而提高分散性。例如,在聚烯烃塑料中,使用高结构炭黑可以改善其在基体中的分散状态。

表面性质:选择表面经过改性的炭黑,如带有极性基团(羟基、羧基等)的炭黑。这些极性基团可以增强炭黑与塑料分子之间的相互作用,提高分散性。例如,在极性塑料如聚酰胺(PA)中,使用表面带有羧基的炭黑,羧基与 PA 分子中的氨基可以形成氢键,从而促进炭黑的分散。

对炭黑进行预处理

化学改性:通过化学反应在炭黑表面引入特定的官能团,如用硅烷偶联剂对炭黑进行处理。硅烷偶联剂中的一部分基团可以与炭黑表面的羟基反应,另一部分可以与塑料分子相互作用。例如,在聚碳酸酯(PC)塑料中,用 γ - 氨基丙基三乙氧基硅烷(KH - 550)改性的炭黑,其与 PC 的相容性得到显著提高,分散性也更好。

物理改性:可以采用物理吸附的方式在炭黑表面包覆一层物质来改善其分散性。例如,用表面活性剂包覆炭黑,表面活性剂的亲油基团与炭黑表面相互作用,亲水基团则可以改善炭黑与塑料的相容性。

干燥处理:炭黑通常含有一定量的水分,这些水分可能会导致炭黑团聚。在使用前对炭黑进行干燥处理,例如在 100 - 120℃的烘箱中干燥 2 - 4 小时,可以去除水分,减少团聚的可能性。

表面改性:

优化混合工艺

预混合:在塑料加工前,先将炭黑与少量的塑料粉末或颗粒进行预混合。可以使用高速搅拌器,以较低的转速(如 500 - 1000rpm)搅拌 5 - 10 分钟,使炭黑初步分散在塑料中。这种预混合可以防止炭黑在后续加工过程中团聚。

双螺杆挤出:双螺杆挤出是一种有效的混合方式。通过调整螺杆的转速、温度和螺杆组合等参数来提高炭黑的分散性。例如,适当提高螺杆转速(一般在 200 - 500rpm)可以增加剪切力,使炭黑更好地分散在塑料熔体中。同时,合理的螺杆组合,如采用捏合块和反向螺纹元件,可以增强混合效果。

超声波辅助分散:在混合过程中使用超声波辅助可以破碎炭黑团聚体。将含有炭黑和塑料的混合物置于超声波发生器中,设置合适的超声频率(20 - 50kHz)和超声时间(一般为 10 - 30 分钟),利用超声波的空化效应和机械振动效应来提高炭黑的分散性。

添加分散剂

聚合物分散剂:选择与炭黑和塑料都有良好相容性的聚合物分散剂。例如,在聚乙烯(PE)塑料中添加含有长链烷基和极性基团的聚合物分散剂,长链烷基可以与炭黑表面相互作用,极性基团可以与 PE 分子相互吸引。一般添加量为炭黑质量的 1% - 10%。

低分子分散剂:如脂肪酸及其盐类等低分子化合物也可以作为炭黑的分散剂。例如,硬脂酸可以吸附在炭黑表面,降低炭黑颗粒之间的吸引力,从而提高分散性。添加量一般不超过炭黑质量的 5%。

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