炭黑在塑料中的紫外線防護(hù)作用
炭黑是既廉價(jià)又高效的紫外線屏蔽劑,在塑料中它還具有導(dǎo)電作用、著色作用、填充作用和補(bǔ)強(qiáng)作用，今天，炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)小編將給大家介紹炭黑在塑料中的紫外線防護(hù)作用。
一、紫外線防護(hù)作用
一般塑料暴曬與太陽底下，會因?yàn)樽贤饩€產(chǎn)生光化學(xué)降解或者稱之為光老化現(xiàn)象，從而表面開裂、發(fā)脆和機(jī)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(wěn)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(shí)驗(yàn)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(gè)月，而加炭黑的聚乙烯塑料可達(dá)25個(gè)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(shù)據(jù)，從表中可以看到，炭黑加入可以使PBT的拉伸強(qiáng)度稍稍下降，但經(jīng)室外光老化三年(炭黑含量3%)，強(qiáng)度幾乎不變。
當(dāng)炭黑作為紫外線吸收劑時(shí)，它和抗氧劑的匹配也是一個(gè)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(fā)生反應(yīng)，因而減弱了抗氧劑的功能，使聚丙烯的熱氧穩(wěn)定性變劣。例如酚類抗氧劑易被炭黑吸收或與其反應(yīng)，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(shí)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(dāng)，不但會降低抗氧劑效能，同時(shí)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(jī)理
塑料吸收紫外線，使得塑料表面的附近的分子分解并產(chǎn)生自由基，生成的自由基和氧及聚合物分子發(fā)生反應(yīng)。產(chǎn)生過氧基再和聚合物發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致聚合物老化。
炭黑之所以能夠阻止塑料發(fā)生老化現(xiàn)象，一方面是因?yàn)樯靥亢谀軌蛭兆贤饩€，當(dāng)分散在塑料中的炭黑聚集體和附聚體收到紫外線照射時(shí)，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?yàn)樘亢诒砻娴臒N基，羧基等含氧官能團(tuán)和聚合物受紫外線照射分解后產(chǎn)生的聚合物反應(yīng)，從而清除這些集團(tuán)的作用，防止聚合物的進(jìn)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(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性。炭黑的粒徑較小時(shí)表面積增大，吸收光或遮光能力增強(qiáng)，故紫外線防護(hù)作用增強(qiáng)，但是粒徑比20nm更小時(shí)，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(xù)向前的光會威脅聚合物的穩(wěn)定性。
結(jié)構(gòu)低，聚集體尺寸較小的時(shí)候，會增加逆向散射，因此會增強(qiáng)對聚合物的防護(hù)作用，這也是結(jié)構(gòu)低的炭黑趨于較黑的原因。色素炭黑表面含氧官能團(tuán)多，及表面揮發(fā)份較高時(shí)，能消除聚合物分解產(chǎn)生的基團(tuán)，因此防護(hù)作用增強(qiáng)。
三、紫外線防護(hù)用炭黑的選擇
電纜護(hù)套，塑料管，農(nóng)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(hù)紫外線老化。
以上就是炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)小編為大家整理的全部內(nèi)容了，你是否對炭黑在塑料中的紫外線防護(hù)作用的了解又多了一些呢?如有問題可以隨時(shí)在評論區(qū)討論。
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