白炭黑的用途及比例 白炭黑的用途及作用( 三 )


提高耐磨性和改善材料表面的光洁度 。气相白炭黑颗粒比SiO2要小100—1000倍,将其添加到环氧树脂中,有利于拉成丝 。由于气相 白炭黑的高流动性和小尺寸效应,使材料表面更加致密细洁,摩擦系数变小,加之纳米颗粒的高强度,使材料的耐磨性大大增强 。
抗老化性能 。环氧树脂基复合材料使用过程中一个致命的弱点是抗老化性能差,其原因主要是太阳辐射的280—400nm波段的紫外线中 、长波作用,它对树脂基复合材料的破坏作用是十分严重的,高分子链的降解致使树脂基复合材料迅速老化 。而气相白炭黑可以强烈 地反射紫外线,加入到环氧树脂中可大大减少紫外线对环氧树脂的降解作用,从而达到延缓材料老化的目的 。
三、塑料
利用气相白炭黑透光、粒度小,可以使塑料变得更加致密,在聚苯乙烯塑料薄膜中添加气相白炭黑后,不但提高其透明度、强度、韧 性,而且防水性能和抗老化性能也明显提高 。通过在普通塑料聚氯乙烯中添加少量气相白炭黑后生产出的塑钢门窗硬度、光洁度和抗 老化性能均大幅提高 。利用气相白炭黑对普通塑料聚丙烯进行改性,主要技术指标(吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、挠曲强度等 )均达到或超过工程塑料尼龙6的性能指标,实现了聚丙烯铁道配件替代尼龙6使用,产品成本大幅下降,其经济效益和社会效益十分 显著 。
四、涂料
我国是涂料生产和消费大国,但当前国产涂料普遍存在着性能方面的不足,诸如悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等 ,致使每年需进口大量高质量的涂料 。上海、北京、杭州、宁波等地的一些涂料生产企业敢于创新,成功地实现了气相白炭黑在涂料 中的应用,这种纳米改性涂料一改以往产品的不足,经检测其主要性能指标除对比率不变外,其余均大幅提高,如外墙涂料的耐洗刷 性由原来的一千多次提高到一万多次,人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时(粉化1级、变色2级)提高到600 小时(无粉化,漆膜无变色,色差值4.8),此外涂膜与墙体结合强度大幅提高,涂膜硬度显著增加,表面自洁能力也获得改善 。
五、硅胶与橡胶
硅胶和橡胶是一种伸缩性优异的弹性体,但其综合性能并不令人满意,生产硅橡胶制品过程中通常需在胶料中加入炭黑来提高强度、 耐磨性和抗老化性,但由于炭黑的加入使得制品均为黑色,且档次不高 。而气相白炭黑在我国的问世为生产出色彩新颖、性能优异的 新一代橡胶制品奠定了物质基础 。在普通胶中添加少量气相白炭黑后,产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过高档硅胶产品,而且可以保持颜色长久不变 。
六、颜(染)料
有机颜(染)料虽然具有鲜艳的色彩和很强的着色力,但一般耐光、耐热、耐溶剂和耐迁移性能往往不及无机颜料 。通过添加气相白 炭黑对有机颜(染)料进行表面改性处理,不但使颜(染)料抗老化性能大幅提高,而且亮度、色调和饱和度等指标也均出现一定程 度的提高,性能可与进口高档产品相媲美,极大的拓宽了有机颜(染)料的档次和应用范围 。
七、陶瓷
用气相白炭黑代替纳米A1203添加到95瓷里,既可以起到纳米颗粒的作用,同时它又是第二相的颗粒,不但提高陶瓷材料的强度、韧 性,而且提高了材料的硬度和弹性模量等性能,其效果比添加A1203更理想 。利用气相白炭黑来复合陶瓷基片,不但提高了基片的致 密性、韧性和光洁度,而且烧结温度大幅降低 。此外,气相白炭黑在陶瓷过滤网、刚玉球等陶瓷产品中应用效果也十分显著 。
八、密封胶、粘结剂
密封胶、粘结剂是量大、面广、使用范围宽的重要产品 。它要求产品粘度、流动性、固化速度达最佳条件 。我国在这个领域的产品比 较落后,高档的密封胶和粘结剂都依赖进口 。国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作改性剂,而气相白炭黑是首选材料,它主要 是在气相白炭黑表面包敷一层有机材料,使之具有憎水性,将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构,即纳米Si0X小颗粒形成网络 结构抑制胶体流动,加快固化速度,提高粘结效果,由于气相白炭黑颗粒尺小从而也增加了产品的密封性和防渗性 。
九、玻璃钢制品
玻璃钢制品虽然有轻质、高强、耐腐蚀等优点,但其本身硬度较低、耐磨性较差 。有关专家通过超声分散方法将气相白炭黑添加到胶 衣树脂中,与未加气相白炭黑的胶衣做性能对比实验,发现其莫氏硬度由原来的2.2级(相当于石膏的硬度)提高到2.8~2.9级(3级 是天然大理石硬度),耐磨性提高1~2倍,因纳米颗粒与有机高分子产生接枝和键合作用,使材料韧性增加,故抗拉强度和抗冲击强 度提高1倍以上,耐热性能也大幅提高 。