2024.03.22

黑色母粒常見問題17個及決定黑色母質(zhì)量關鍵因素

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在塑料

、熱塑性彈性體材料改性及制品加工成型領域

，都會用到黑色母

，相對于直接使用炭黑比

，使用黑無為色母粒，更加方便

，環(huán)境更友好

，本文主要講述黑色母的常見問題，及決定黑色母質(zhì)量的關鍵因素：

一

、17個黑色母的常見問題

1.1. 黑無為色母粒是由哪些材料組成的

？

組成黑無為色母粒的材料有：A. 碳黑；B. 碳黑載體

；C. 碳黑潤濕劑

；D. 碳黑分散劑；E. 其他加工助劑

。

1.2. 黑無為色母粒用碳黑有哪些

？

按照國際分類

，我國有三十多個品種，主要分為橡膠用和非橡膠用兩大類

。

在橡膠用碳黑中主要是耐磨碳黑，能有效地提高橡膠輪胎的耐磨性;在非橡膠用碳黑中

，真正能作為黑無為色母粒得碳黑只有幾種

。

以槽法碳黑在塑料中應用最為廣泛，這主要由于其來源豐富

，純度高

，粒徑小。這其中

，又分為高色素碳黑(粒徑9-17mm)

，中色素碳黑(粒徑18-25mm)和低色素碳黑(粒徑26-37mm)。

由于碳黑品種不同

，價格差異很大

。碳黑粒子由于其本身具有多活潑性，很少以原生粒子存在

，幾乎都以一定范圍粒徑得團聚粒子存在

。

1.3. 碳黑載體是怎么回事？

載體就是承載碳黑的物質(zhì)

。一般塑料制品使用什么原料

，載體就使用什么原料。這樣制造的黑無為色母粒與塑料原料相容性較好

。如：PS(聚苯乙烯)塑料制品

，其使用的黑無為色母粒載體就是PS。對于聚乙烯塑料制品

，載體就是聚乙烯

。但是，一般選用LDPE(高壓聚乙烯)

，因為LDPE承載碳黑能力最強

，且加工性能好。

而其他聚乙烯HDPE和LLDPE只能制造低濃度黑無為色母粒

。對于PP(聚丙烯)塑料制品

，只能使用PP和LDPE為載體的黑無為色母粒，但不能使用HDPE和LLDPE及其他塑料為載體的黑無為色母粒

，主要還是考慮到PP與HDPE

、LLDPE的相容性要更差點，會導致PP變脆

。當然也有用回收料做載體的黑無為色母粒

。

通用的載體一般會選擇EVA

，更的載體會選擇其它乙烯基彈性體，氣味更小

。

1.4. 為什么碳黑需要潤濕劑

？

碳黑比重約2g/cm3，由于碳黑粒徑很小

，表現(xiàn)密度就很小

，顯得蓬松，似乎很輕

。要順利加工

，就必須先將碳黑潤濕。潤濕劑的選擇非常關鍵

。

為降低成本

，大量使用白油或石蠟之類的產(chǎn)品的企業(yè)不在少數(shù)，將會嚴重影響所加工制品的強度

。

1.5. 碳無為黑母料使用的分散劑有哪些

？

分有機分散劑和無機分散劑兩類。黑色母料使用有機分散劑

，主要用于使用環(huán)境要求較高的塑料制品

，如滴灌產(chǎn)品。

低檔黑無為色母粒使用無機分散劑

，常用有碳酸鈣

。可以從母粒包裝判斷

，25公斤只有半袋的肯定是使用無機分散劑;滿袋的是使用有機分散劑的黑無為色母粒

。使用無機分散劑可以大大降低黑無為色母粒成本，但很致命的是碳酸鈣具有加速塑料制品老化的作用

。

韌普利小編注：另外碳酸鈣在阻燃場合

，對阻燃劑的起到一定的抑制，所以

，一般阻燃級材料

，比如阻燃熱塑性彈性體中，都不能添加含有碳酸鈣的黑無為色母粒

。

1.6. 黑無為色母粒也需要加工助劑嗎

？

當然需要。順利的加工過程需要正確選擇抗氧劑

、內(nèi)潤滑劑

、外潤滑劑、改性劑和抗靜電劑

。

1.7. 黑無為色母粒有哪些加工方法

？

有三種：單螺桿法

，雙螺桿法和密煉法：

1.7.1. 單螺桿法：使用拌料機將物料混合后，由單螺桿擠出機拉條造粒

，一般碳黑濃度在18-20%

，工藝落后，生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境條件差

，屬被淘汰工藝

，不排除一些剛起步小廠仍使用此法加工。

韌普利小編注：目前有一部分企業(yè)采用的是往復式單螺桿混煉擠出機

，該種機型，螺桿一邊旋轉

，一邊前后運動

，并且筒體上銷釘，混煉分散的效果非常好

。

1.7.2. 雙螺桿法：使用拌料機將物料混合后

，由雙螺桿擠出機拉條或水環(huán)造粒，由于雙螺桿機本身混煉能力有限

，母粒一般碳黑濃度在25-32%

。

1.7.3. 密煉法：使用拌料機將物料混合后，加入密煉機捏合后

，再由喂料機喂入雙螺桿擠出機

，經(jīng)水環(huán)或水下切粒，母料一般碳黑濃度在40-45%

。

1.8. 加工方法對母粒性能有影響嗎

？

是的。顯然

，密煉法提高了載體對碳黑的承載能力

，同時碳黑能更均勻地進入載體。

發(fā)揮密煉機機械捏合優(yōu)勢

，破碎團聚粒子

，使碳黑粒子團聚粒度大大降低，母粒中碳黑粒徑及其分布均勻

，是其他兩種方法不能替代的

。

韌普利小編注：曾經(jīng)在15年前使用過單螺桿做的黑無為色母粒，添加到熱塑性橡膠TPV中

，客戶直接擠出建筑密封條

。發(fā)現(xiàn)表觀有顆粒，后來一檢查

，原來是黑色母里面的炭黑沒有分散開

，用手直接摳那個顆粒

，感覺有點硬，但一用力

，就完全是黑粉

。

1.9. 黑無為色母粒在哪些方面具有突出表現(xiàn)？

在塑料制品染色方面

，黑無為色母粒只需0.6%-0.8%

，就會奇黑無比，再多加也不會更黑了

。

據(jù)試驗數(shù)據(jù)顯示

，在新疆地區(qū)戶外使用的制品，如需要依靠黑無為色母粒防老化

，只要使用優(yōu)質(zhì)黑無為色母粒(而不是回料做載體

，白油潤濕，碳酸鈣分散等等的那種)

，碳黑在制品中含量達到2-2.5%

，即：每100公斤原料中，有5-6份(重量)含碳黑40%的母粒

，所起到的作用遠遠超過任何防老化產(chǎn)品

，產(chǎn)品壽命可以達到10年以上。

1.10. 實際生產(chǎn)中黑色母料的份數(shù)有什么要求

？

實際生產(chǎn)中一般使用2份左右黑無為色母粒

，再添加防老化助劑，利用防老化和碳黑的協(xié)同作用防老化

，來降低產(chǎn)品成本

。

韌普利小編注：對于阻燃改性塑料或者熱塑性彈性體來說，添加2%的黑色母

，通常是不夠黑的

，一般會添加到5%左右。

另外

，在戶外使用時間長短

，產(chǎn)品壽命的要求，也決定黑無為色母粒使用量適當降低

，前提是碳黑在產(chǎn)品中必須形成連續(xù)相

，即有碳黑“膜”保護塑料。

如加入黑無為色母粒太少

，碳黑相(即小片濃度高的部分)在制品中不連續(xù)

，在相與相的分界處，塑料分子最脆弱

，受紫外光直接打擊

，加速氧老化反應

，此時碳黑在制品中如同雜質(zhì)，還不如不加

。

相與相的分界處小于280mm時

，可以躲避紫外光打擊，制品是安全的

。

1.11. 怎樣從黑無為色母粒外觀判斷其質(zhì)量

？

質(zhì)量好的黑無為色母粒光澤及軟硬適度。過油過亮

，說明油放得太多

，光澤黯淡說明載體是回料或碳酸鈣過量。

質(zhì)量好的黑無為色母粒用牙咬

，柔中帶脆

。太軟說明有機分散劑過多，軟而松散說明碳黑濃度低含碳酸鈣較多

，過脆說明碳黑含量過高，或載體是回料

。

1.12. 使用黑色母料后制品表面有小麻面是怎么回事

？

如果麻面是突起的小尖，說明制品加工設備分散母料能力有限

，不能將母料中碳黑團聚顆粒剪切均勻

，應使用濃度較低的黑無為色母粒;或者母粒有過多的碳酸鈣和過多的白油，被單螺桿及雙螺桿機

，在高壓下擠出

，形成小僵塊，無法分散

。如果麻面是凹下的

，是母料中小分子物質(zhì)揮發(fā)造成，說明白油多了

。

1.13. 含碳酸鈣的黑色母料能否使用

？

要綜合來看。首先

，黑色母料中如果碳酸鈣細度1000目

，含量在10%以內(nèi)，對于無戶外暴露使用要求的制品

，是不錯的選擇

，價格低。產(chǎn)品外觀光澤好

，加工中碳黑分散均勻

，黑度不受影響

，對產(chǎn)品強度影響較小。

如果碳酸鈣細度低于1000目

，可能出現(xiàn)光澤黯淡

，表面粗糙，制品強度下降

。如果1000目的碳酸鈣用量超過10%

，制品表面無光發(fā)灰白，黑度不夠

，制品強度下降

。

其次，在任何有防老化要求的戶外使用的制品中

，含有碳酸鈣都是不好的

，視產(chǎn)品使用壽命選擇是否使用。最后

，使用這類黑無為色母粒

，需要舍得使用高剪切能力的設備。

1.14. 選擇碳黑含量高的黑無為色母粒降低成本嗎

？

碳黑含量較高

，意味著分散越困難，對設備剪切能力的要求也提高

，需要配大長徑比

、帶混煉段、耐磨蝕的螺桿

，這要視設備情況而定

。

對混煉效果好的設備，使用碳黑濃度高的母粒

，相應加入量少

，當然省錢。對于混煉能力有限的設備

，使用碳黑濃度高的母粒

，分散不均，麻點突出

，造成廢品率較高

，得不償失。也許使用碳黑含量40%的母粒時生產(chǎn)不正常

，改用35%后

，效果卻很好。

1.15. 黑無為色母粒中添加防老化劑是怎么回事？

這與黑無為色母粒儲存及使用加工有關

。我國生產(chǎn)的塑料用碳黑

，無論高色素、中色素還是低色素

，都存在含氧元素較高的問題

。據(jù)有關資料報道，達3-8%

。這直接影響到母粒加工和儲存過程中

，載體的氧化老化，這種老化一旦發(fā)生

，將直接導致未來使用該母料的產(chǎn)品

，提前老化，氧化誘導期試驗充分證明這一點

。為避免和減輕這種現(xiàn)象

，采取添加適量的防老化劑，是保證黑色母料質(zhì)量的更佳選擇

。

1.16. 如使用橡膠用耐磨碳黑制造的黑無為色母粒

，有什么不妥？

這種母粒

，耐磨是位的

，有一定的抗老化作用，染色能力較差

，價格非常便宜。最主要的是你的設備要足夠耐磨

。

1.17. 如何分辨橡膠用耐磨碳黑制造的黑色母料

？

從包裝上看，只有半袋

，很黑很重

，價格也很低。加入設備后

，立即出現(xiàn)電流加大

，扭矩加大，提高塑料加工溫度流動性仍然較差

，制品著色難

，十有八九是它。

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