کربن بلک (دوده سیاه)|دوده سیاه صنعتی چیست و چرا استفاده میشود؟

دوده صنعتی یا کربن بلک برای جذب تمام موج های قابل دیدن،  مهترین پیگمنت سیاه برای دوام پلی الفین هایی است که در فضای باز بیرون مورد استفاده هستند.

ذرات ریز کربن بلک را همچنین میتوان برای افزایش مقاومت به هوا و افزایش مقاومت به نور فرابنفش به کار گرفت .ذرات درشت تر این افزودنی ارزان تر هستند اما در نهایت شدت رنگدهی کمتری دارند.

کربن بلک درحدود ۹۷ تا ۹۹ درصد آن از کربن تشکیل شده است .دیگر اجزای آن هیدروژن و اکسیژن هستند.گروه های عاملی سطح ذرات کربن بلک oH و cooH  هستند در شکل زیر نشان داده شده است.علاوه بر گروه های اکسیژن و هیدروژن ،کربن بلک ممکن است شامل مقادیر بسیار کم از نیتروژن و گوگرد نیز باشد.

انواع کربن بلک:

با توجه به فرآیند تولید, دوده میتواند به سه دسته متفاوت تقسیم شود که عبارتند از:

الف) furnace  black

ب) channel   black

ج) thermal  black

نوع کوره ای کربن بلک با توجه به سایز ذرات آن که بین ۲۰ تا ۸۰ نانو متر است.در میان سه گروه انواع آن مهمترین نوع دوده است .سطح این نوع دوده خنثی است .دوده از نوع حرارتی سیاه محدوده سایز ذرات ان بین ۱۲۰ تا ۵۰۰ نانومتر است  و سطح آن نیز غیر فعال است .

دوده سیاه کانالی با رنج ذرات ۹ تا ۳۰ نانومتر از بقیه اسیدی تر است .اما هر نوع دوده که ذکر شد رنگدهی عالی ،مقاومت شمیایی عالی و همچنین قابلیت عدم فرسایش در هوا را دارند.

هر سه نوع در صنایع پلاستیک,لاستیک, چاپ و نقاشی و غیره استفاده میشود . کربن بلک یا دوده یک پیگمنت سیاه ایده آل است که امروزه به صورت عمده درون ماتریس های پلیمری اضافه شده و به عنوان مستربچ سیاه استفاده می شود.

چالش های تهیه مستربچ سیاه:

 صنعت پلاستیک مستربچ سیاه کربن بلک  تقاضای زیادی دارد. به علت نیرو های ون در والس و الکترو استاتیک بین ذرات ریز کربن بلک این ذرات به هم چسبیده توده های اولیه را تشکیل می دهند .

ذرات ریز دوده به هم می چسبند و کلوخه هارا تشکیل می دهند. بنابراین جداسازی آنها از هم و پخش آنها به طور ریز  و یکنواخت درسطح ماتریس پلیمری بسیار کلیدی و سخت است .پخش شدگی ذرات به طور یکنواخت اثر مستقیم بر رنگدهی و دیگر خواص دارد.

سعی و تمرین هایی که برای پراکنش یکنواخت دوده درون پلیمر انجام شده است نشان می دهد که انجام این کار صرفا به صورت مکانیکی خیلی سخت است.

برای فائق آمدن براین مشکل استراتژی های متفاوتی وجود دارد یکی از آنها افزودن عامل پراکنش است ‌.یک روش دیگر افزودن عامل اتصال(کوپلاژ کننده) است. از واکس درون مستربچ ها برای پراکنش پیگمنت ها و دیگر افزودنی ها استفاده میشود.

واکس ها قابلیت فرآیند پذیری را افزایش و قیمت را کاهش می دهند. واکس ها سبب جریان پذیری بهتر مستربچ و همچنین سبب افزایش بیشتر خروجی محصول میشود. واکس ها خواص سطحی مانند درخشندگی و نرمی و آب گریزی را بهبود می دهند.

تصویر زیر پراکنش ذرات کربن بلک در غیاب واکس و در حضور واکس ها را نشان میدهد.

در ادامه بخوانید: مستربچ چیست؟!