碳黑在HDPE土工膜中起到的作用

碳黑是一种无定形碳，其外观表征为轻而疏散的极细黑色粉末，比表面积大，是含碳物质经不完全燃烧或受热分解的产物。碳黑的粒子不是孤立存在的，通常以若干粒子通过碳晶层互相穿插形成一定形态不同尺寸的聚集体。其结构性是以碳黑粒子间聚成链状或枝状的程度来表示的，碳黑结构性越高，越会形成三维孔洞。碳黑具有光吸收及逆向散射效果，还具有耐热、耐光、耐化学品等特性，可以用作染料着色、也可以用于橡胶补强、还可用于光稳定剂等。

HDPE土工膜主要原料为高密度聚乙烯，高密度聚乙烯具有柔韧性好、耐化学稳定好强、高阻隔性等优点，但是紫外线对高密度聚乙烯等聚烯烃是非常有害的，会发生光降解（或光氧降解）反应，光降解导致主链断裂，使得高密度聚乙烯性能急剧下降（外观表征为变色、发硬）。而碳黑作为一种非常优良的光屏蔽剂，它几乎能全部地吸收可见光，并反射紫外光。试验证明，碳黑的光屏蔽效果与其粒径、分散度和含量等因素有关。一般情况下，应用于HDPE土工膜中的专用碳黑，其粒径以20～30nm为宜，粒径过大其比表面积偏小效果不佳，但粒径过小逆向散射减小且不易稀释；碳黑含量以2%一3%为宜，当碳黑量很低时，不能发挥其屏蔽紫外线功能，而碳黑含量过高时，对HDPE土工膜的物理性能有不良影响。综上所述，选用合适的HDPE土工膜专用碳黑色母料，利用先进的生产工艺将之均匀稀释至聚乙烯原料中，能使HDPE土工膜获得非常优异的耐候性能，再配合长效抗氧剂使用使得HDPE土工膜的抗老化耐候性能可提高30一50倍。

值得注意的是HDPE土工膜选用专用碳黑母料时，碳黑载体的选择、母料溶体流动速率的设计都对HDPE土工膜成型产生影响，特别是专用碳黑母料不可以添加填充剂、扩散剂等低分子物，这些都会对HDPE土工膜在实际工程应用中的长效性产生影响。