Полное руководство по маточной смеси технического углерода: свойства, применение и выбор

Мастербатч технического углерода представляет собой концентрированную смесь высокого процента пигмента сажи, равномерно диспергированного в несущей смоле. Это основная добавка в индустрии пластмасс, которая в основном используется для придания глубокого, стойкого черного цвета широкому спектру полимерных продуктов. Помимо эстетики, он значительно улучшает важные свойства материала, такие как защита от ультрафиолета и проводимость. Это подробное руководство погружает вас в мир маточная смесь технического углерода , изучая его производство, преимущества, разнообразные применения и способы выбора идеального типа для вашего проекта.

Что такое маточная смесь технического углерода и как ее производят?

Производство маточной смеси технического углерода — это точный технологический процесс, предназначенный для достижения однородной дисперсии технического углерода без агломератов в полимерной матрице. Такой высокий уровень дисперсии имеет решающее значение для достижения постоянной интенсивности цвета и оптимальных эксплуатационных свойств конечного продукта. Этот процесс обычно включает в себя несколько ключевых этапов для обеспечения качества и последовательности.

• Выбор сырья: Выбор пигмента сажи (в зависимости от размера и структуры его частиц) и смолы-носителя (например, полиэтилена, полипропилена) является первым важным шагом, определяющим конечное использование маточной смеси.
• Взвешивание и кормление: Точные количества технического углерода, смолы-носителя и других добавок отмеряются и подаются в систему компаундирования.
• Состав расплава: Смесь нагревается и подвергается воздействию высоких сдвиговых усилий в двухшнековом экструдере, который разрушает агломераты технического углерода и равномерно распределяет их по расплавленной смоле-основе.
• Гранулирование: Гомогенизированный расплав затем экструдируется через фильеру, охлаждается и разрезается на небольшие однородные гранулы для удобства обращения и подачи на заключительном этапе переработки пластмасс.

Ключевые преимущества использования маточной смеси технического углерода

Выбор маточной смеси вместо сырого порошка технического углерода дает многочисленные технические и эксплуатационные преимущества производителям компаундов и переработчикам пластмасс. Эти преимущества оптимизируют производство, улучшают качество продукции и повышают безопасность на рабочем месте.

• Превосходная дисперсия: Процесс производства маточной смеси обеспечивает почти идеальную дисперсию, которую трудно достичь путем непосредственного смешивания порошка с полимером, что приводит к стабильному цвету и свойствам материала.
• Беспыльное и чистое обращение: Гранулированная форма устраняет грязную и опасную пыль, связанную с порошком технического углерода, улучшая производственную гигиену и безопасность оператора.
• Экономическая эффективность: Это упрощает производственный процесс для конечного пользователя, снижая потребление энергии и потенциальные отходы материалов по сравнению с собственным производством с нуля.
• Точная дозировка и консистенция: Однородный размер гранул обеспечивает точную и постоянную дозировку в обрабатывающую машину, обеспечивая воспроизводимость от партии к партии.

Улучшенная защита от ультрафиолета для пластмасс

Одним из наиболее ценных функциональных преимуществ технического углерода является его исключительная способность защищать пластик от разрушительного воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения. При правильном диспергировании углеродная сажа действует как высокоэффективный поглотитель света, защищая полимерные цепи и предотвращая охрупчивание, выцветание цвета и потерю механических свойств. Эффективность Защита от ультрафиолета для пластмасс с помощью технического углерода зависит от типа и концентрации используемого технического углерода.

• Механизм: Углеродная сажа поглощает вредное ультрафиолетовое излучение и преобразует его в менее разрушительную тепловую энергию.
• Влияние размера частиц: Более мелкие частицы обычно обеспечивают большую площадь поверхности и лучшее поглощение УФ-излучения по сравнению с более крупными сортами.
• Уровень загрузки: Обычной загрузки в размере 2–3% часто бывает достаточно для значительной стабилизации УФ-излучения, хотя при экстремальном воздействии на открытом воздухе можно использовать и более высокие нагрузки.

Гранулы красителя Мастербатч сажи углерода РИ-3209 для труб пластика/ХДПЭ/ПЭ/ПП

Применение маточной смеси технического углерода в различных отраслях промышленности

Универсальность маточной смеси технического углерода делает ее незаменимым материалом в бесчисленном количестве бытовых и промышленных продуктов. Его основной функцией является окрашивание, но его функциональные свойства, такие как устойчивость к ультрафиолетовому излучению и проводимость, расширяют его использование в узкоспециализированных приложениях.

• Упаковка: Используется в черных мешках для мусора, стретч-пленке и контейнерах для упаковки пищевых продуктов для защиты цвета и ультрафиолета.
• Сельское хозяйство: Имеет решающее значение при производстве мульчирующих пленок, ирригационных труб и листов для силоса, поскольку его устойчивость к ультрафиолетовому излучению продлевает срок службы продукта под суровым солнечным светом.
• Автомобильная промышленность: Встречается во внутренней отделке, компонентах под капотом и наружных деталях, таких как облицовка бампера и корпуса зеркал.
• Строительство: Используется для труб, кабелей, геомембран и кровельных материалов, обеспечивая его долговечность и устойчивость к атмосферным воздействиям.
• Потребительские товары: В бытовой технике, мебели и корпусах электронных устройств часто используется технический углерод для получения однородного и привлекательного черного цвета.

Проводящие соединения технического углерода для применений ESD

Помимо окраски, определенные типы технического углерода созданы для создания проводящей сети внутри изолирующего полимера. Эти проводящие соединения технического углерода необходимы для производства материалов, которые рассеивают статическое электричество, предотвращая повреждение чувствительных электронных компонентов или искр в потенциально взрывоопасных средах.

• Принцип: При определенном уровне нагрузки (пороге перколяции) частицы технического углерода образуют непрерывный проводящий путь через полимер.
• Ключевые приложения: Антистатические упаковочные лотки, бункеры, топливопроводы и полы в операционных или чистых помещениях.
• Материальные соображения: Для достижения проводимости требуется более высокая загрузка специального технического углерода, что может повлиять на механические свойства и стоимость полимера.

Как правильно выбрать маточную смесь технического углерода

Выбор подходящего маточная смесь технического углерода это не универсальное решение. Это требует тщательной оценки требований вашего конечного продукта, базового полимера и условий обработки. Правильный выбор гарантирует оптимальную производительность, экономическую эффективность и качество продукции. Вот важнейшие факторы, которые помогут вам выбор маточной смеси технического углерода .

• Совместимость базового полимера: Смола-носитель маточной смеси должна быть совместима с основным полимером, чтобы обеспечить хорошее смешивание и избежать расслоения. Например, маточная смесь на основе полиэтилена подходит для производства полиэтилена.
• Желаемая интенсивность цвета и подтон: Различные сорта технического углерода дают разные уровни черноты и оттенки (синий или коричневый). Тестирование образцов имеет решающее значение для точного соответствия требованиям к цвету.
• Функциональные требования: Определите, нужен ли вам только цвет или дополнительные свойства, такие как устойчивость к ультрафиолетовому излучению, проводимость или повышенная механическая прочность.
• Метод обработки: Учитывайте сдвиговую и термическую историю вашего процесса (например, литье под давлением или выдувание пленки), поскольку они могут повлиять на конечную дисперсию и цвет.
• Соответствие нормативным требованиям: Для таких применений, как контакт с пищевыми продуктами или игрушками, маточная смесь должна соответствовать определенным нормативным стандартам (например, FDA, EU 10/2011).

Дисперсия технического углерода в полимерах

Единственным наиболее важным фактором, определяющим эффективность маточной смеси, является качество дисперсия технического углерода в полимерах . Плохая дисперсия приводит к дефектам, слабым механическим свойствам, нестабильному цвету и недостаточной защите от ультрафиолета. Хорошо диспергированная система максимально увеличивает площадь поверхности технического углерода, обеспечивая равномерные характеристики по всему продукту.

• Показатели хорошей дисперсии: Гладкая поверхность без пятен, высокий блеск (при желании), стабильные электрические свойства и превосходная механическая прочность.
• Индикаторы плохой дисперсии: Видимые пятна или полосы, слабый блеск, слабые места в материале и неровный цвет.
• Измерение: Качество дисперсии можно оценить с помощью лабораторных методов, таких как оптическая микроскопия или тестирование значения давления фильтра (FPV).

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между маточной смесью технического углерода и порошком технического углерода?

Маточная смесь технического углерода представляет собой предварительно диспергированную гранулированную форму технического углерода в смоле-носителе, а порошок технического углерода представляет собой необработанный чистый пигмент. Маточная смесь обеспечивает беспыльную обработку, более легкую и чистую обработку и гарантирует стабильную высококачественную дисперсию, которую сложно достичь с помощью порошка, который может вызвать агломерацию и загрязнение.

Сколько маточной смеси технического углерода следует добавлять в пластик?

Рекомендуемая дозировка, или коэффициент снижения, обычно составляет от 1% до 5% по массе, но это полностью зависит от желаемой темноты, конкретной концентрации маточной смеси и функциональных требований (например, для защиты от ультрафиолета может потребоваться 2-3%, а для проводимости может потребоваться >15%). Поставщик маточной смеси предоставляет рекомендуемое соотношение, которое следует проверить посредством небольших испытаний.

Можно ли использовать маточную смесь технического углерода для упаковки пищевых продуктов?

Да, но только в том случае, если маточная смесь изготовлена ​​и сертифицирована на соответствие соответствующим правилам контакта с пищевыми продуктами в вашем регионе, таким как стандарты FDA США (Управление по контролю за продуктами и лекарствами) или стандарты ЕС 10/2011. Для таких применений крайне важно всегда запрашивать у вашего поставщика сертификат соответствия.

Делает ли маточная смесь технического углерода проводящим пластик?

Стандартные маточные смеси красителей не делают пластик проводящим. Однако специальные маточные смеси, в состав которых входит высокое содержание специфических проводящие соединения технического углерода предназначены для создания электропроводящей сети внутри пластика, обеспечивающей экранирующие свойства ESD (электростатический разряд) или EMI (электромагнитные помехи).

Как технический углерод защищает пластик от разрушения ультрафиолетом?

Углеродная сажа является чрезвычайно эффективным УФ-стабилизатором. Он функционирует, поглощая высокоэнергетическое УФ-излучение солнечного света и преобразуя его в низкоэнергетическое тепло, которое затем рассеивается. Этот процесс предотвращает разрушение полимерных цепей УФ-лучами, тем самым усиление УФ-защиты пластика , уменьшая охрупчивание, растрескивание и выцветание цвета, а также значительно продлевая срок службы продукта на открытом воздухе.