如何提高炭黑的分散性？

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如何提高炭黑的分散性？

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shzurui1的答复： 2012.9.21

CCBI专用炭黑品种中,低结构的R3、R5、MCF-2产品分散最难，其次是103、V4、V7产品，最易分散的是CM、ZH-2。
    对炭黑进行表面氧化、机械外力预处理可大大改善分散性能。而且，通过机械外力预处理加表面氧化可最终使所有专用炭黑的分散细度趋于一致（约20µm）
机械研磨预处理对炭黑分散细度的降低程度较氧化后处理大，这可能是以下两个原因：
    炭黑在使用前以大量聚集体形态存在,机械外力破坏了炭黑附聚体结构，通过预处理，缩短了炭黑分散过程中的“解聚”时间，从而使炭黑在规定的时间内分散细度得到降低。
    在机械外力作用下,炭黑表面所产生的一些新的炭黑表面与空气中的氧气或添加的氧化剂发生反应，引入更多含氧基团，促进了炭黑分散过程的“润湿”,使炭黑分散性得到提高。

碳黑（carbon black，又名炭黑），是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，范围从10-3000m2/g，是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。比重1.8-2.1 由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”、“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。
     主要性质
   （1）黑度:是指炭黑所具有的黑色呈现强度。炭黑作着色时，黑度主要基于对光的吸收，对于特定浓度的炭黑，炭黑越细小，则光吸收程度越高。黑度除了受炭黑内部的光吸收外，也受由于粒子表面几何机构的影响而产生了具有增亮效应的光散射，这会降低黑度。随着粒径的减小，光散射程度降低。只有对于很细的炭黑，提高炭黑的浓度才能提高黑度，对于粗大的炭黑，具支配因素的光散射程度因炭黑数增加而提高，黑度反而相应降低。
着色强度
  （2）着色强度可以理解为抵消白色颜料增白能力的效果。着色强度也是随着原生粒子的粒径减小和结构的减小而提高。
色调
  “炭黑粒子”的光散射程度，随着粒径的减小而降低，除了影响增光效应，也影响色调，原因如下：　当可将光穿过一主色为黑色的着色层时，短波的蓝光比长波的红光的散射效应更强烈。炭黑越细，这种效应越显著。红光成分由于散射损失较小，因此进入着色层的深度大一些。蓝光总体散射强烈，在相反方向，即后方的散射也强烈，于是又从着色层中反射出来。当观察反射过程时，经细炭黑着色的出现蓝色色调，会给人黑度更高的感觉。如果炭黑粗大，，则相应地呈现棕色色调。　当观察透射过程时，相同的着色层（不完全透明的薄膜）的色调关系正好相反，随着粒径的减小，散射较强的蓝光穿过着色层的深度较小，即蓝光穿过着色层至另一面成分较少，从另一面穿出来。因此，由于在观察的那一面缺少蓝光成分，着色层在透射过程中观察时，便呈现棕色色调。　当以钛白粉调灰（灰色色调）时的情形，与在透射过程中观察主色的着色状况相似，光线在含有黑色颜料塑料片中的白颜料中来回散射，越小粒径的炭黑，会使可见光内蓝光的散射越强，因此较多其余的红光部分便透射过来，呈现出带黄色色调的灰色，相反地，如着色时用粗粒径的炭黑，尤其是较为粗大的灯黑，则会得到带蓝色色调的灰色。
  （3）分散性
颜料黑越细，炭黑聚集体之间接触点便越多，结果它们之间内聚力越强，当把颜料黑掺入料，即开始进行始炭黑均匀分布时，则对分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔开来，最终达到最高的黑度和着色。与高结构炭黑相比，低结构炭黑较有可能达到高的浓度，但在分散过程中却因此需要较大分散力。炭黑的分散性能受结构程度的影响，由于高结构炭黑具有良好的分散性能，所以其着色强度也就自然较强。
在使用粉状炭黑时，会出现分散及令人头疼的灰尘问题，因此，可使用母粒或浆状物。
预制炭黑的价格要比单纯使用颜料黑要高，但若考虑到清洁的工序、高的效率及技术投资少的优点，炭黑制剂是有其价值的。
 （4）光稳定性
光会使塑料老化，尤其是阳光中的紫外线会加速塑料的老化。在配合运用有机紫外光吸收剂和抗氧化剂可使寿命延长。然而颜料黑仍然被认为是最好的紫外线稳定剂。
颜料黑作为紫外光吸收剂，主要用作延长塑料制品在户外使用寿命。
浓度为0.5%的小粒径炭黑（20nm）与2%的相对粗粒径的炭黑（95nm）。差不多具有同样的光保护作用。

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