في التطبيقات التي تتطلب أداءً خارجيًا ممتدًا - مثل الأنابيب والمواد الاصطناعية الجيولوجية والأفلام الزراعية - يعد استقرار مصفوفة البوليمر ضد التدهور التأكسدي الضوئي أمرًا بالغ الأهمية. أداء الكربون الأسود ماستر لا يتم تعريفه فقط من خلال سواده، ولكن من خلال نظام الحماية المزدوج المتطور: الحماية الفيزيائية من الأشعة فوق البنفسجية وحزمة كيميائية تكميلية مضادة للأكسدة. يركز هذا التحليل على المواصفات الفنية المطلوبة للمتانة الخارجية طويلة المدى لـ الكربون الأسود ماستر.
PP صحي/الغذاء الصف إيفا/ABS/PET الكريات البلاستيكية السوداء ماستر
عالية الأداء الكربون الأسود ماستر يحقق مقاومة الطقس من خلال آليتين متميزتين ولكن متآزرتين.
على الرغم من أن أسود الكربون فعال للغاية، إلا أنه لا يمكنه حماية بنية البوليمر بالكامل من التدهور الحراري أثناء المعالجة أو من الأكسدة منخفضة المستوى على المدى الطويل. يتم سد هذه الفجوة من خلال تصميم نظام مضاد للأكسدة من Carbon Black Masterbatch، والذي يعمل على تحييد الجذور الحرة والهيدروبيروكسيدات كيميائيًا.
عادةً ما يتم قياس المتانة الخارجية لـ Carbon Black Masterbatch من خلال الوقت حتى الفشل (على سبيل المثال، سنوات) بناءً على اختبارات التسارع القياسية، مع التركيز في المقام الأول على الحفاظ على الخواص الميكانيكية الحرجة (على سبيل المثال، قوة الشد، والاستطالة عند الكسر) أعلى من عتبة الاحتفاظ المحددة (على سبيل المثال، 50%).
بالنسبة لمعظم البولي أوليفينات (PE، PP)، يتطلب المعيار القياسي للحماية الكبيرة من الأشعة فوق البنفسجية تركيزًا نهائيًا بنسبة 2.0% إلى 2.5% من أسود الكربون المشتت في المنتج النهائي. مستوى الحماية يتدرج بشكل غير خطي مع التركيز. تعد درجة وتركيز أسود الكربون المطلوب من العوامل الحاسمة في التنبؤ المتانة الخارجية لـ Carbon Black Masterbatch .
التنبؤ بطول العمر في العالم الحقيقي يعتمد على الدقة اختبار التجوية المتسارع للأصبغة الرئيسية باستخدام معدات مثل أجهزة اختبار Xenon-Arc (ASTM G155, ISO 4892) أو أجهزة اختبار الأشعة فوق البنفسجية الفلورية (ASTM G154). تعمل هذه الطرق على ضغط سنوات التعرض الخارجي إلى أشهر من الوقت المعملي، مما يسمح للمشترين من الشركات بمقارنة الأداء المتوقع.
| تركيز أسود الكربون النهائي (%) | درجة الصباغ المطلوبة | العمر الافتراضي المقدر في الهواء الطلق (بالسنوات) |
|---|---|---|
| $\sim 0.5\%$ (درجة التلوين) | الغرض العام | 1 - 3 |
| $\sim 2.0\%$ (درجة الحماية من الأشعة فوق البنفسجية) | الجسيمات الدقيقة (N330، N220) | 10 - 15 |
| $\sim 2.5\% $ (حماية شديدة التحمل) | مساحة سطحية عالية | 15 |
قوية تصميم نظام مضاد للأكسدة من الكربون الأسود Masterbatch يجب أن يعوض عن أي تأثيرات تآزرية مؤيدة للأكسدة لأسود الكربون، وخاصة درجات مساحة السطح العالية، ويحمي البوليمر أثناء المعالجة بالحرارة العالية والخدمة طويلة الأجل.
HALS (مثبتات الضوء الأميني المعوق) هي مكونات كيميائية أساسية. في حين أن أسود الكربون يحجب الضوء فوق البنفسجي، فإن HALS يعمل عن طريق التخلص من الجذور الحرة بمجرد تكوينها، مما يمنع التفاعل المتسلسل للتحلل. HALS مهم بشكل خاص في المقاطع الرقيقة حيث يكون اختراق الضوء أكبر. ال فعالية HALS في ماستر الكربون الأسود يجب الحفاظ عليه على الرغم من التاريخ الحراري العالي للأصبغة الرئيسية أثناء تركيبها.
يتضمن تصميم النظام الكامل مضادات الأكسدة الأولية (على سبيل المثال، الفينولات المعوقة، لتطهير جذور البيروكسي) ومضادات الأكسدة الثانوية (على سبيل المثال، الفوسفيت، لتحلل الهيدروبيروكسيدات). يوفر استخدامها المشترك حماية فائقة مقارنة باستخدامها بمفردها.
| نوع المضافة | وظيفة | عندما تستخدم في الكربون الأسود ماستر |
|---|---|---|
| مضادات الأكسدة الأولية (الفينولات) | جذور البيروكسي ($ROO\cdot$) | المعالجة والاستقرار الحراري على المدى الطويل |
| مضادات الأكسدة الثانوية (الفوسفيت) | يتحلل هيدرو بيروكسيدات ($ROOH $) | المعالجة (منع انقسام السلسلة أثناء البثق) |
| HALS | يزيل الجذور الحرة، حماية متجددة من الأشعة فوق البنفسجية | تعزيز آلية تثبيت الأشعة فوق البنفسجية للكربون الأسود Masterbatch |
يجب على المشترين من الشركات أن يطلبوا بيانات معتمدة توضح التركيز النهائي، ودرجة أسود الكربون المحددة (على سبيل المثال، N330)، ونوع وتحميل تصميم نظام مضاد الأكسدة Carbon Black Masterbatch لضمان تلبية المنتج لمواصفات طول العمر والأداء المطلوبة.
لا، على الرغم من أن أسود الكربون هو الدرع الأساسي للأشعة فوق البنفسجية، إلا أنه قوي الكربون الأسود ماستر UV stabilization mechanism يتطلب مثبتات كيميائية تكميلية مثل HALS ومضادات الأكسدة الأولية/الثانوية لمكافحة التدهور الحراري والتأكسد الضوئي.
بالنسبة للبولي أوليفينات (PE، PP)، فإن معيار الصناعة لتحقيق حماية فعالة وطويلة الأجل من الأشعة فوق البنفسجية هو التركيز النهائي بنسبة 2.0% إلى 2.5% من أسود الكربون ذو المساحة العالية في منتج البوليمر النهائي.
يعمل HALS (مثبتات الضوء الأميني المعوق) على التخلص من الجذور الحرة كيميائيًا، مما يوفر الحماية حتى بعد اختراق الضوء للبوليمر. تضمن فعالية HALS سلامة البلاستيك على المدى الطويل، مما يكمل الفحص المادي لأسود الكربون.
يتم تأكيد تنبؤات العمر باستخدام اختبار التجوية المتسارع للأصبغة الرئيسية ، مثل اختبار Xenon-Arc (ASTM G155)، الذي يحاكي سنوات من ضوء الشمس والرطوبة وتقلبات درجات الحرارة في إطار زمني مضغوط.
نعم. توفر درجات أسود الكربون ذات الحجم الدقيق (مساحة السطح العالية)، مثل N220 أو N330، فحصًا فائقًا للأشعة فوق البنفسجية وتساهم بشكل أكثر فعالية في المتانة الخارجية لـ Carbon Black Masterbatch بالمقارنة مع حجم الجسيمات الأكبر، وانخفاض درجات النفاثة.
السابقعلم المواد من التصبغ: تحقيق التوافق مع الراتنج الحامل للكربون الأسود ماستر
التاليالتصبغ الدقيق: إتقان FPV وتشتيت ماستر أسود الكربون