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炭黑在粘合剂和密封剂中的应用

作者:鲁本·科雷亚博士,2021年7月1日

Birla Carbon Triangle Main

炭黑是粘合剂和密封剂中的重要成份之一,广泛应用于聚氨酯、丙烯酸、环氧树脂、聚硫醚、硅酮等各种体系中。当进行新产品开发或者产品替代时,有以下三方面需要重点关注:炭黑选择、配方设计、分散工艺。

炭黑选择

了解炭黑的作用可以帮助选择合适的炭黑。作为着色用途,炭黑用量一般占配方重量的2%。在相同的炭黑浓度情况下,如果要提高产品的黑度,就需要一款具有更高表面积的炭黑。另外还需要考虑到炭黑对其他性能方面的影响,包括抗紫外线老化和导热性、抗拉强度和延伸率、流变特性和粘度、固化强度和附着力等,特定情况下还需要增加二氧化碳的吸收度,这时炭黑的使用比重需要占配方重量的10%以上。.

配方设计

有些配方工程师将炭黑当作惰性固体,如果是2%作为颜料进行配制,通常不会出现任何问题。然而,如果炭黑的使用超过了配方的10%,新产品的开发或潜在的产品替代往往具有挑战性,甚至令人沮丧。这主要是因为两个不同来源的炭黑是不可能一模一样的,即使就胶体性质而言,他们在纸上或从外观上看是一样的。因此,配方工程师需要有耐心,了解新炭黑的性能,理想情况下,随着流程或配方的微小调整,可以看出一些优势。

在极少数情况下,配方工程师可能会在配制过程中发现新炭黑存在的不相容属性。这种属性要么会被立即发现,要么是在几天后的加热老化后被发现。一旦发现,配方工程师通常不会去了解出现这种情况背后的原因,而是焦急地更换炭黑,以消除这种不相容性。了解不相容性背后的原因对于你和供应商来说都非常重要。该信息可能会让你受益无穷,为你带来永久性解决方案。如必要,我们同样会提供超纯净炭黑产品,尽可能减少或消除炭黑和你的配方产品之间的不相容性。

分散工艺

如果你需要在相同的炭黑浓度情况下,提高产品的黑度,可以尝试一款具有更高表面积的炭黑产品,然而重要的是要了解在比较两种炭黑产品的时候,是否使用了相同的分散工艺。如果分散工艺相同,那么具有更高表面积的炭黑可能在黑度上表现相同或不佳,即使粗粒分散(即外观或颗粒)或刮板细度相同。如果是这样,说明更高表面积炭黑的微粒分散没有得到实现,更高表面积的炭黑的团聚体没有被充分打开和分散到聚合物体系中。这要么是因为相同剪切量下停留时间不足,要么是新炭黑需要更高的剪切力。

Birla Carbon Improved Dispersion

高剪切设备,例如双螺杆挤出机,具有相对稳定的剪切停留时间,但是通常不适合实验室评估中评估不同炭黑的性能(即使所有配方中的粗粒分散体相同)。同样,如果在实验室中使用高剪切间歇式搅拌机来对比炭黑,一般不建议使用强剪切分散叶片,因为高剪切设备适合低粘度配方(即涂料或涂料配方),而用于高粘度密封胶配方时,会形成一个漩涡(即叶片周围空气搅动形成)。理想情况下,这些叶片应使用蝴蝶叶片进行替换,蝴蝶叶片更适合将炭黑结块切割成为分散良好的聚合物分布在配方中。或者,如果有双重行星搅拌机,只要有足够的停留时间,在这方面表现会一样的出色。

最后,如果想针对密封胶生产购买一台新的间歇式搅拌机,要根据具体需求,选择最佳高度和直径比,因为部分聚合物对高温更加敏感,尤其是在加工过程中,所以要选择冷却能力最为有效的设备。或者,如果想针对密封胶生产购买一台新的双螺杆挤出机,则需要重点调整不同种类的挤出机元件,为当前配方提供更多的剪切和停留时间,以便应对将来更多的配制需求。

如果你为了满足新产品要求,正在寻找新炭黑或者炭黑替代物,可以联系博拉炭黑公司,我们的专家在粘合剂和密封剂以及炭黑领域拥有几十年的丰富经验,我们有多种高性能产品,可提供全套的解决方案。

鲁本·科雷亚博士

鲁本·科雷亚博士是博拉炭黑公司粘合剂和油墨部门新产品开发经理,就职于佐治亚州玛丽埃塔的先进的博拉炭黑科技中心。他在领导粘合剂和油墨产品创新的过程中使用分阶段控制流程。科雷亚博士有大约二十年配制粘合剂和密封剂方面的经验。他开发了全球顶级的产品,向客户提供可以对各种金属、油漆、塑料和玻璃基板的无底漆粘合,即使在低温下也能快速粘合,并能快速固化的解决方案。他还拥有高效制造连续双螺杆挤出机和各种分批拌和机所使用的密封剂的专业知识。他在就任现职务前,科雷亚博士曾在GE有机硅有限公司和迈图集团担任技术管理、高级化学分析师和六西格玛黑带等职务。2003年,他于马里兰大学帕克校区获得有机合成方法学和机械化学专业的博士学位。

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