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炭黑的分散过程主要受到三个因素的影响
a.炭黑的本质特性:炭黑的原始粒径、结构和表面各种基团都会对分散产生很大的影响。通常情况下炭黑的原始粒径小、结构低、挥发份低分散困难,反之则相对容易些。
b.使用者的配方:炭黑使用者的配方,基料、溶剂和树脂的性能都会非常显著地影响炭黑的终分散情况,尤其是炭黑用树脂的选择。
c.分散设备:不同的分散设备在相同条件下的分散效果是完全不同的。正确选用分散设备是使用者重视的。
色素炭黑的几个典型参数
黑度(反射率)——炭黑黑度通常以“反射率测定仪”测定的数据来表示,在大部分情况下也反映了该炭黑的原始粒径,是衡量该炭黑市场价格的重要参数之一。反射率越低,炭黑黑度越高,粒径也越小。反之亦然。
挥发份——炭黑表面携带含氧基团的数量,反映了炭黑的表面物理性能、电化学性能和应用性能,也是衡量该炭黑市场价格的重要参数之一。
结构——炭黑结构是炭黑微粒子聚集体形成的链枝程度的表征值,它表示了炭黑内部的空隙程度。通常以吸油值(DBP吸收值)表示。
高、低结构炭黑与应用性能之间地关系示意图
外观 黑色微细粉末
灰分 ≤0.3%
比表面积 200~600m2/g
pH值 2-8
加热减量 ≤4%
着色力 ≥120%
色素碳黑主要用作着色或配色。国际上,根据炭黑的着色能力,通常分为三类,即高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。这种分类通常用三个英文字母表示,前两个字母表示炭黑的着色能力,后一个字母表示生产方法。常用的剂型有粉状和粒状。
高色素炭黑,用于涂料及塑料,具有良好的黑度,分散性好。中色素炭黑用于涂料、塑料、兰相、着色力好;用于油墨、涂料、具有的分散性,光泽好;用于涂料、塑料具有良好的着色力和兰相、低吸油性。低色素炭黑、导电性好,用于塑料、电缆护套等抗静电产品;具有良好的分散性,流动性好,中等黑度和着色力,广泛用于位油墨涂料色母之中。 上述碳黑的典型特征具有良好的分散性,色相稳定,高纯度,良好的流动性和高着色力;可以被广泛地应用于塑胶,涂料,油墨,化纤,皮革以及碳粉等行业中,油墨用碳黑还可根据用户需求进行工艺调整。
黑度直接与炭黑的粒径相关,粒径越小,比表面积愈大,炭黑的黑度越高。这是因为尽管原生粒子已熔合成原生聚集体,但是其比表仍能起作用,原生粒子细,则凝聚体的比表面积越大。所显现的颜色更黑,防紫外线作用更佳。由于细粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高,所以着色力更强。但是当粒径减小时,由于蓝光被吸收,为此色调变成棕相。
高色素碳黑粒子不仅以原生粒子形式存在,而且在生产熔结成凝聚体。这种凝聚体是由原生粒子经化学键结合。在凝聚过程中,由大量链枝的原生凝聚体构成的炭黑称为高结构炭黑。而原生凝聚体由较少链枝原生粒子组成的炭黑,则称为低结构炭黑。 高结构 低结构
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