کربن بلک (دوده سیاه) چیست؟

دوده سیاه صنعتی یا کربن بلک برای جذب تمام موج های قابل دیدن، مهترین پیگمنت سیاه برای دوام پلیمرها و 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 شدت رنگدهی کمتری دارند.

کربن بلک یا دوده سیاه 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 دوده یا کربن بلک

با توجه به فرآیند تولید، دوده سیاه 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 آن 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

در 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 کربن بلک یا دوده سیاه به هم می چسبند و کلوخه ها را 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 خطاهایی که برای پراکنش یکنواخت دوده سیاه درون پلیمر انجام شده است نشان می دهد که انجام این کار صرفا به صورت مکانیکی خیلی سخت است. برای فائق آمدن بر این مشکل استراتژی های متفاوتی وجود دارد یکی از آنها افزودن عامل پراکنش است. یک روش دیگر افزودن عامل اتصال (کوپلینگ ایجنت) 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 دوده سیاه در غیاب واکس و در حضور واکس ها را نشان میدهد.

کاربردهای اصلی پودر کربن بلک

1. صنعت لاستیک: کربن بلک به عنوان یک پرکننده در تولید لاستیک‌ها، به خصوص لاستیک‌های خودرو، برای افزایش استحکام، مقاومت در برابر سایش و عمر مفید لاستیک‌ها استفاده می‌شود.
2. صنعت رنگ و پوشش‌ها: در تولید رنگ‌ها و پوشش‌های مختلف، کربن بلک به عنوان رنگدانه سیاه استفاده می‌شود.
3. صنعت پلاستیک: در پلاستیک‌ها برای افزایش مقاومت در برابر اشعه UV و بهبود ویژگی‌های مکانیکی به کار می‌رود. به طور مثل دوده یکی از اجزای اصلی کامپاند PE100 یا همان لوله های آب و فاضلاب است.
4. صنعت جوهر: به عنوان رنگدانه در تولید جوهرها و مرکب‌های چاپ مورد استفاده قرار می‌گیرد.
5. صنعت الکترونیک: در برخی کاربردهای خاص مانند تولید کابل‌های الکتریکی یا به عنوان ماده‌ای برای جذب نور در پانل‌های خورشیدی نیز از کربن بلک استفاده می‌شود.

این ماده به دلیل ویژگی‌های شیمیایی خاص خود، خواص مکانیکی و حرارتی را در مواد مختلف بهبود می‌بخشد.

نکات مهم در خرید پودر دوده سیاه

هنگام خرید پودر کربن بلک، توجه به چند نکته مهم می‌تواند به شما کمک کند تا بهترین محصول را انتخاب کنید:

1. کیفیت و خلوص:
   • اطمینان حاصل کنید که پودر کربن بلک دارای کیفیت بالا و خلوص مناسب برای استفاده در صنعت مورد نظر شما باشد.
   • محصول باید عاری از ناخالصی‌ها و مواد اضافی باشد که ممکن است عملکرد ماده یا محصول نهایی را تحت تاثیر قرار دهند.
2. نوع کربن بلک:
   • کربن بلک‌ها انواع مختلفی دارند که بسته به کاربرد، خواص متفاوتی دارند. برخی از انواع آن‌ها شامل کربن بلک‌هایی با خصوصیات مختلف از جمله سایز ذرات، رنگدانه و عملکردهای خاص هستند. برای مثال، نوع “N550” در صنعت لاستیک و “M300” در صنعت رنگ استفاده می‌شود.
   • انتخاب نوع مناسب بستگی به نیاز خاص شما دارد.
3. ویژگی‌های فیزیکی (مانند سایز ذرات):
   • سایز ذرات کربن بلک بر خواص فیزیکی و شیمیایی آن تاثیر می‌گذارد. ذرات ریزتر می‌توانند در رنگ‌ها و پوشش‌ها پوشش یکنواخت‌تری ایجاد کنند.
   • برای کاربردهایی مانند لاستیک یا پلاستیک، اندازه ذرات و سطح ویژه آن‌ها باید متناسب با نیاز شما باشد.
4. توزیع اندازه ذرات:
   • توزیع اندازه ذرات پودر کربن بلک می‌تواند بر ویژگی‌های نهایی محصول تاثیر بگذارد. ذرات یکنواخت و یک اندازه به عملکرد بهتری در کاربردهای خاص کمک می‌کنند.
5. ویژگی‌های شیمیایی:
   • بررسی ویژگی‌های شیمیایی مانند مقدار خاکستر، سطح خاص و قابلیت جذب (مثل سطح مخصوص به BET) مهم است تا مطمئن شوید که پودر کربن بلک برای استفاده در صنعت شما مناسب است.
6. قیمت:
   • مقایسه قیمت‌های مختلف پودر کربن بلک از تأمین‌کنندگان مختلف ضروری است. قیمت باید با کیفیت و خواص پودر همخوانی داشته باشد.
7. منبع تولید و برند:
   • انتخاب برند معتبر و تأمین‌کننده‌ای که کیفیت ثابت و تحویل به موقع دارد می‌تواند در انتخاب شما تاثیرگذار باشد. برندهای شناخته‌شده معمولاً کیفیت بالاتری دارند و ضمانت‌های بیشتری ارائه می‌دهند.
8. شرایط نگهداری و حمل‌ونقل:
   • پودر کربن بلک باید در شرایط خاصی نگهداری شود تا از جذب رطوبت یا آلودگی جلوگیری شود. هنگام خرید، از شرایط نگهداری و حمل‌ونقل محصول اطمینان حاصل کنید.
9. گواهی‌ها و استانداردها:
   • بسیاری از تولیدکنندگان پودر کربن بلک گواهی‌هایی دارند که نشان‌دهنده انطباق محصول با استانداردهای بین‌المللی است. این گواهی‌ها می‌توانند به شما کمک کنند تا از کیفیت محصول اطمینان حاصل کنید.

با توجه به این نکات، می‌توانید تصمیم بهتری در خرید پودر کربن بلک برای استفاده در صنعت خود بگیرید.