炭黑在塑料中的紫外线防护作用

炭黑在塑料中的紫外线防护作用

炭黑是既廉价又高效的紫外线屏蔽剂,在塑料中它还具有导电作用、着色作用、填充作用和补强作用，今天，炭黑产业网小编将给大家介绍炭黑在塑料中的紫外线防护作用。

一、紫外线防护作用

一般塑料暴晒与太阳底下，会因为紫外线产生光化学降解或者称之为光老化现象，从而表面开裂、发脆和机械性能下降。在聚烯烃塑料中，高密度聚乙烯的耐光性最好，低密度聚乙烯次之，甲基分枝较多的聚丙烯最差，塑料稳定性的顺序也是这样。

添加炭黑可以显著提高聚乙烯塑料的耐候性。实验表明加有不同颜料的聚乙烯塑料的室外耐久性会有很大的不同，不加颜料的聚乙烯塑料，室外耐久性只有九个月，而加炭黑的聚乙烯塑料可达25个月以上。

下图是槽法炭黑含量对HDPE(高密度聚乙烯)户外寿命的影响

下图是下图是槽法炭黑含量对LDPE(低密度聚乙烯)户外寿命的影响

下图是黑色PBT的耐候性数据，从表中可以看到，炭黑加入可以使PBT的拉伸强度稍稍下降，但经室外光老化三年(炭黑含量3%)，强度几乎不变。

当炭黑作为紫外线吸收剂时，它和抗氧剂的匹配也是一个很重要的问题，如加有抗氧剂的聚丙烯中，炭黑和某些抗氧剂会发生反应，因而减弱了抗氧剂的功能，使聚丙烯的热氧稳定性变劣。例如酚类抗氧剂易被炭黑吸收或与其反应，因而失去活性。同样在聚乙烯中添加炭黑以提高制品的户外耐候性，但为了减少加工过程中的热氧化作用，同时也加入了少量的抗氧剂。但是与炭黑配合的抗氧剂如选择不当，不但会降低抗氧剂效能，同时对制品的户外耐候性也有很大影响。

二、防止紫外线老化的机理

塑料吸收紫外线，使得塑料表面的附近的分子分解并产生自由基，生成的自由基和氧及聚合物分子发生反应。产生过氧基再和聚合物发生反应，从而导致聚合物老化。

炭黑之所以能够阻止塑料发生老化现象，一方面是因为色素炭黑能够吸收紫外线，当分散在塑料中的炭黑聚集体和附聚体收到紫外线照射时，会引起紫外线的散射，散射光也被炭黑聚集体和附聚体吸收，从而使聚合物吸收的紫外线显著减少。另一方面，因为炭黑表面的烃基，羧基等含氧官能团和聚合物受紫外线照射分解后产生的聚合物反应，从而清除这些集团的作用，防止聚合物的进一步分解。

炭黑对塑料防紫外线的老化作用，取决于色素炭黑的粒径，结构和表面化学性。炭黑的粒径较小时表面积增大，吸收光或遮光能力增强，故紫外线防护作用增强，但是粒径比20nm更小时，防紫外线作用趋同于一般，原因是粒径较小，逆向散射减少，而继续向前的光会威胁聚合物的稳定性。

结构低，聚集体尺寸较小的时候，会增加逆向散射，因此会增强对聚合物的防护作用，这也是结构低的炭黑趋于较黑的原因。色素炭黑表面含氧官能团多，及表面挥发份较高时，能消除聚合物分解产生的基团，因此防护作用增强。

三、紫外线防护用炭黑的选择

电缆护套，塑料管，农膜和汽车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，粒径20nm的炭黑以防护紫外线老化。

以上就是炭黑产业网小编为大家整理的全部内容了，你是否对炭黑在塑料中的紫外线防护作用的了解又多了一些呢?如有问题可以随时在评论区讨论。

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