要了解“炭黑”,首先需要搞清楚塑料管道的一個重要性能指標——耐候性。
耐候性(Weather Resistance)是指材料在自然環境中(如陽光、溫度、濕度、雨水、風等自然因素的影響下)抵抗老化、劣化和性能下降的能力。
耐候性是評價材料在戶外應用場景中的一個重要指標,特別是對于長期暴露在自然環境中的建筑材料、涂料、塑料制品等。
而“炭黑”的作用,就是針對性提升PE等塑料管道的耐候性。
一、PE管長時間暴曬會發生什么?
PE塑料管材暴露在室外時,太陽光中的紫外線作為一種高能射線,會使塑料表面的分子鏈分解并產生自由基,自由基進一步氧化產生過氧基,過氧基再和聚合物反應從而導致聚合物老化,最終反映在管道上就是表面開裂、發脆,力學性能不斷下降,使用壽命降低。
二、什么是炭黑?
炭黑是一種黑色的粉末狀碳素材料,通常由石油副產品、天然氣或煤炭經過不完全燃燒或熱解過程制得。炭黑在橡膠、涂料和油墨等行業中作為顏料和填料廣泛應用。
添加炭黑后,PE管能夠形成一個均勻分布的炭黑層,有效吸收和散射紫外線,提高PE管的抗氧化性能,防止老化和斷裂。
三、炭黑的主要作用是什么?
在PE管道中,炭黑的作用主要表現為以下兩個方面:
● 吸收紫外線:
炭黑的高表面積和吸光性質使其能夠有效吸收紫外線,防止紫外線直接照射到聚合物分子上。當炭黑分散在塑料中時,炭黑聚集體會對紫外線進行散射,散射光被炭黑吸收,從而減少了聚合物分子直接吸收的紫外線量,降低了紫外線對聚合物的照射和損傷。
● 清除自由基:
炭黑表面的官能團(如羥基)可以與聚合物分子中由紫外線照射產生的自由基反應,從而清除這些活性自由基,防止其引發進一步的聚合物分解反應。這種化學反應有助于穩定聚合物結構,延緩聚合物的老化過程。
四、PE管對炭黑有何要求?
● 炭黑含量:
為了確保良好的紫外線阻隔性能,PE管材料的炭黑含量應控制在2-2.5%的范圍內。
● 炭黑顆粒大?。?/strong>
炭黑顆粒應盡量細,通常在20-50納米范圍內,以便在PE管材料中更好地分散。
● 炭黑灰分:
炭黑灰分越低,純度越高,對PE管的性能影響越小。一般情況下,PE管用炭黑的灰分應控制在0.5%以下。(灰分(Ash Content)是指炭黑中非碳物質的總和,通常是指炭黑中的無機鹽和其它不燃燒殘留物。)
五、相關行業標準:
● GB/T 18251-2000《聚烯烴類管材料中炭黑含量的測定》:這個標準規定了測定聚烯烴類管材料中炭黑含量的方法。該方法適用于測定聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚丁烯(PB)等聚烯烴類管材料中炭黑含量。
● GB/T 13663-2017《聚乙烯(PE)給水管材料》:這個標準規定了聚乙烯(PE)給水管材料的分類、要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存。其中關于炭黑的要求,規定了PE100和PE80級別的管材料中炭黑含量應為2.0%~2.5%。
● GB/T 15558.1-2015《埋地聚乙烯(PE)管道系統 第1部分:管材料》:這個標準規定了埋地用聚乙烯(PE)管材料的分類、要求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝、運輸和貯存。關于炭黑的要求,該標準同樣規定PE100和PE80級別的管材料中炭黑含量應為2.0%~2.5%。
以上是對PE管“炭黑”的總結介紹,雖然標題說是PE管的炭黑,但是實際上適用于絕大多數對炭黑有要求的塑料管道,歸根到底就是提升的塑料管道的“耐候性”。