炭黑在塑料中的紫外線防護作用

炭黑是既廉價又高效的紫外線屏蔽劑,在塑料中它還具有導電作用、著色作用、填充作用和補強作用，今天，炭黑產業網小編將給大家介紹炭黑在塑料中的紫外線防護作用。

一、紫外線防護作用

一般塑料暴曬與太陽底下，會因為紫外線產生光化學降解或者稱之為光老化現象，從而表面開裂、發脆和機械性能下降。在聚烯烴塑料中，高密度聚乙烯的耐光性最好，低密度聚乙烯次之，甲基分枝較多的聚丙烯最差，塑料穩定性的順序也是這樣。

添加炭黑可以顯著提高聚乙烯塑料的耐候性。實驗表明加有不同顏料的聚乙烯塑料的室外耐久性會有很大的不同，不加顏料的聚乙烯塑料，室外耐久性只有九個月，而加炭黑的聚乙烯塑料可達25個月以上。

下圖是槽法炭黑含量對HDPE(高密度聚乙烯)戶外壽命的影響

下圖是下圖是槽法炭黑含量對LDPE(低密度聚乙烯)戶外壽命的影響

下圖是黑色PBT的耐候性數據，從表中可以看到，炭黑加入可以使PBT的拉伸強度稍稍下降，但經室外光老化三年(炭黑含量3%)，強度幾乎不變。

當炭黑作為紫外線吸收劑時，它和抗氧劑的匹配也是一個很重要的問題，如加有抗氧劑的聚丙烯中，炭黑和某些抗氧劑會發生反應，因而減弱了抗氧劑的功能，使聚丙烯的熱氧穩定性變劣。例如酚類抗氧劑易被炭黑吸收或與其反應，因而失去活性。同樣在聚乙烯中添加炭黑以提高制品的戶外耐候性，但為了減少加工過程中的熱氧化作用，同時也加入了少量的抗氧劑。但是與炭黑配合的抗氧劑如選擇不當，不但會降低抗氧劑效能，同時對制品的戶外耐候性也有很大影響。

二、防止紫外線老化的機理

塑料吸收紫外線，使得塑料表面的附近的分子分解并產生自由基，生成的自由基和氧及聚合物分子發生反應。產生過氧基再和聚合物發生反應，從而導致聚合物老化。

炭黑之所以能夠阻止塑料發生老化現象，一方面是因為色素炭黑能夠吸收紫外線，當分散在塑料中的炭黑聚集體和附聚體收到紫外線照射時，會引起紫外線的散射，散射光也被炭黑聚集體和附聚體吸收，從而使聚合物吸收的紫外線顯著減少。另一方面，因為炭黑表面的烴基，羧基等含氧官能團和聚合物受紫外線照射分解后產生的聚合物反應，從而清除這些集團的作用，防止聚合物的進一步分解。

炭黑對塑料防紫外線的老化作用，取決于色素炭黑的粒徑，結構和表面化學性。炭黑的粒徑較小時表面積增大，吸收光或遮光能力增強，故紫外線防護作用增強，但是粒徑比20nm更小時，防紫外線作用趨同于一般，原因是粒徑較小，逆向散射減少，而繼續向前的光會威脅聚合物的穩定性。

結構低，聚集體尺寸較小的時候，會增加逆向散射，因此會增強對聚合物的防護作用，這也是結構低的炭黑趨于較黑的原因。色素炭黑表面含氧官能團多，及表面揮發份較高時，能消除聚合物分解產生的基團，因此防護作用增強。

三、紫外線防護用炭黑的選擇

電纜護套，塑料管，農膜和汽車用工程塑料等常用于室外的塑料制品，通常需要添加1%到2.5%的，粒徑20nm的炭黑以防護紫外線老化。

以上就是炭黑產業網小編為大家整理的全部內容了，你是否對炭黑在塑料中的紫外線防護作用的了解又多了一些呢?如有問題可以隨時在評論區討論。

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