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如何提高炭黑的分散性？

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shzurui1的答復(fù)： 2012.9.21

CCBI專用炭黑品種中,低結(jié)構(gòu)的R3、R5、MCF-2產(chǎn)品分散最難，其次是103、V4、V7產(chǎn)品，最易分散的是CM、ZH-2。
    對(duì)炭黑進(jìn)行表面氧化、機(jī)械外力預(yù)處理可大大改善分散性能。而且，通過(guò)機(jī)械外力預(yù)處理加表面氧化可最終使所有專用炭黑的分散細(xì)度趨于一致（約20µm）
機(jī)械研磨預(yù)處理對(duì)炭黑分散細(xì)度的降低程度較氧化后處理大，這可能是以下兩個(gè)原因：
    炭黑在使用前以大量聚集體形態(tài)存在,機(jī)械外力破壞了炭黑附聚體結(jié)構(gòu)，通過(guò)預(yù)處理，縮短了炭黑分散過(guò)程中的“解聚”時(shí)間，從而使炭黑在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)分散細(xì)度得到降低。
    在機(jī)械外力作用下,炭黑表面所產(chǎn)生的一些新的炭黑表面與空氣中的氧氣或添加的氧化劑發(fā)生反應(yīng)，引入更多含氧基團(tuán)，促進(jìn)了炭黑分散過(guò)程的“潤(rùn)濕”,使炭黑分散性得到提高。

碳黑（carbon black，又名炭黑），是一種無(wú)定形碳。輕、松而極細(xì)的黑色粉末，比表面積非常大，范圍從10-3000m2/g，是有機(jī)物（天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物。比重1.8-2.1 由天然氣制成的稱“氣黑”，由油類制成的稱“燈黑”，由乙炔制成的稱“乙炔黑”。此外還有“槽黑”、“爐黑”。按炭黑性能區(qū)分有“補(bǔ)強(qiáng)炭黑”、“導(dǎo)電炭黑”、“耐磨炭黑”等�？勺骱谏玖�，用于制造中國(guó)墨、油墨、油漆等，也用于做橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。
     主要性質(zhì)
   （1）黑度:是指炭黑所具有的黑色呈現(xiàn)強(qiáng)度。炭黑作著色時(shí)，黑度主要基于對(duì)光的吸收，對(duì)于特定濃度的炭黑，炭黑越細(xì)小，則光吸收程度越高。黑度除了受炭黑內(nèi)部的光吸收外，也受由于粒子表面幾何機(jī)構(gòu)的影響而產(chǎn)生了具有增亮效應(yīng)的光散射，這會(huì)降低黑度。隨著粒徑的減小，光散射程度降低。只有對(duì)于很細(xì)的炭黑，提高炭黑的濃度才能提高黑度，對(duì)于粗大的炭黑，具支配因素的光散射程度因炭黑數(shù)增加而提高，黑度反而相應(yīng)降低。
著色強(qiáng)度
  （2）著色強(qiáng)度可以理解為抵消白色顏料增白能力的效果。著色強(qiáng)度也是隨著原生粒子的粒徑減小和結(jié)構(gòu)的減小而提高。
色調(diào)
  “炭黑粒子”的光散射程度，隨著粒徑的減小而降低，除了影響增光效應(yīng)，也影響色調(diào)，原因如下：　當(dāng)可將光穿過(guò)一主色為黑色的著色層時(shí)，短波的藍(lán)光比長(zhǎng)波的紅光的散射效應(yīng)更強(qiáng)烈。炭黑越細(xì)，這種效應(yīng)越顯著。紅光成分由于散射損失較小，因此進(jìn)入著色層的深度大一些。藍(lán)光總體散射強(qiáng)烈，在相反方向，即后方的散射也強(qiáng)烈，于是又從著色層中反射出來(lái)。當(dāng)觀察反射過(guò)程時(shí)，經(jīng)細(xì)炭黑著色的出現(xiàn)藍(lán)色色調(diào)，會(huì)給人黑度更高的感覺(jué)。如果炭黑粗大，，則相應(yīng)地呈現(xiàn)棕色色調(diào)。　當(dāng)觀察透射過(guò)程時(shí)，相同的著色層（不完全透明的薄膜）的色調(diào)關(guān)系正好相反，隨著粒徑的減小，散射較強(qiáng)的藍(lán)光穿過(guò)著色層的深度較小，即藍(lán)光穿過(guò)著色層至另一面成分較少，從另一面穿出來(lái)。因此，由于在觀察的那一面缺少藍(lán)光成分，著色層在透射過(guò)程中觀察時(shí)，便呈現(xiàn)棕色色調(diào)�！‘�(dāng)以鈦白粉調(diào)灰（灰色色調(diào)）時(shí)的情形，與在透射過(guò)程中觀察主色的著色狀況相似，光線在含有黑色顏料塑料片中的白顏料中來(lái)回散射，越小粒徑的炭黑，會(huì)使可見(jiàn)光內(nèi)藍(lán)光的散射越強(qiáng)，因此較多其余的紅光部分便透射過(guò)來(lái)，呈現(xiàn)出帶黃色色調(diào)的灰色，相反地，如著色時(shí)用粗粒徑的炭黑，尤其是較為粗大的燈黑，則會(huì)得到帶藍(lán)色色調(diào)的灰色。
  （3）分散性
顏料黑越細(xì)，炭黑聚集體之間接觸點(diǎn)便越多，結(jié)果它們之間內(nèi)聚力越強(qiáng)，當(dāng)把顏料黑摻入料，即開(kāi)始進(jìn)行始炭黑均勻分布時(shí)，則對(duì)分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔開(kāi)來(lái)，最終達(dá)到最高的黑度和著色。與高結(jié)構(gòu)炭黑相比，低結(jié)構(gòu)炭黑較有可能達(dá)到高的濃度，但在分散過(guò)程中卻因此需要較大分散力。炭黑的分散性能受結(jié)構(gòu)程度的影響，由于高結(jié)構(gòu)炭黑具有良好的分散性能，所以其著色強(qiáng)度也就自然較強(qiáng)。
在使用粉狀炭黑時(shí)，會(huì)出現(xiàn)分散及令人頭疼的灰塵問(wèn)題，因此，可使用母�；驖{狀物。
預(yù)制炭黑的價(jià)格要比單純使用顏料黑要高，但若考慮到清潔的工序、高的效率及技術(shù)投資少的優(yōu)點(diǎn)，炭黑制劑是有其價(jià)值的。
 （4）光穩(wěn)定性
光會(huì)使塑料老化，尤其是陽(yáng)光中的紫外線會(huì)加速塑料的老化。在配合運(yùn)用有機(jī)紫外光吸收劑和抗氧化劑可使壽命延長(zhǎng)。然而顏料黑仍然被認(rèn)為是最好的紫外線穩(wěn)定劑。
顏料黑作為紫外光吸收劑，主要用作延長(zhǎng)塑料制品在戶外使用壽命。
濃度為0.5%的小粒徑炭黑（20nm）與2%的相對(duì)粗粒徑的炭黑（95nm）。差不多具有同樣的光保護(hù)作用。

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