炭黑及炭黑色浆

文章出处：原创网责任编辑：小莉作者：小莉人气：-发表时间：2018-02-07 00:30:00

1.炭黑概述

炭黑的分类方法有点混乱。从制备方法来说，炭黑可以分为炉法炭黑、槽法炭黑和热裂法炭黑。从用途来说，炭黑可以分为橡胶用炭黑和非橡胶用炭黑。从着色力来说，炭黑又可以分为高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑三种类别。

超过90%的炭黑使用在橡胶工业领域，只有不足10%的炭黑应用在油墨、涂料、油漆、塑料和造纸等领域。炭黑表面基团可以和橡胶产生物理和化学的结合，所以炭黑可以用作橡胶的补强剂。炭黑还可以防止聚合物老化，因为炭黑可以吸收紫外线，另外炭黑表面的含氧基团可以和聚合物经阳光照射后产生的自由基反应从而清除有害基团。由于炭黑具有良好的导电性能，所以炭黑在导电塑料中也有应用，另外炭黑在防静电领域也有应用。同时，由于原料易得便宜，所以炭黑作为黑色颜料在着色领域也有广泛应用。

2.炭黑色浆概述

自70多年前，美国建成了世界上第一座炉法炭黑生产装置后，炭黑工业得到了长足的发展，特别是炭黑作为补强材料和着色剂的应用。目前为止，炭黑已经成为主要的黑色着色颜料。但是炭黑原始颗粒特别小，比表面积特别大，特别容易附聚和二次聚集，导致了炭黑特别难以稳定的分散，尤其是稳定地分散在水中，特别是随着人们对环保的重视，亟待开发优异的分散技术。

炭黑分散体系制备的三种方法：氧化改性、接枝改性、分散剂直接分散。氧化改性主要被炭黑生产企业采用，用于制备更具表面活性的炭黑。接枝改性可以通过化学键合将聚合物接枝到炭黑表面，但是这和炭黑的表面性能以及聚合物的表面性能都有关系，难于操作。对于工业生产，越是简单有效的方法越被需要，所以直接分散法才是最有生机和活力的。

直接分散法的关键是选择合适的研磨方式、合适的研磨工艺参数、合适的分散剂或其组合、合适的分散剂用量。机械分散是常用的分散方法，其分散原理是通过大的机械作用力，将团聚的炭黑粒子打散，然后分散剂分子到达颗粒表面，通过锚固基团结合和静电作用等吸附在炭黑颗粒表面，增加颗粒间的空间位阻和静电斥力，从而达到稳定分散的效果。

分散机是搅拌机的一种，分为升降式分散机和釜用分散机，实验室常用的是升降式分散机。一般带有锯齿形圆盘，按升降方式高速分散机一般可分为液压升降分散机，气动升降分散机，手摇升降分散机等。分散机高速运转时物料产生离心碰撞、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，并通过持续的分散剪切，最后得到分散均匀的产品。高速分散机的的锯齿形圆盘在容器内高速运转，使浆液呈环流状和漩涡，浆液表面的粒子呈螺旋状下降到涡流底部并在腔体边缘形成一定的湍流区，物料受到强的剪切和冲击作用，区域外形成上下两个束流，物料保持循环和翻动，分散机的盘下呈层流状态，不同流速的浆料层之前的扩散也有利于分散。

砂磨机是采用机械分散方法来分散物料，借助研磨介质的球体在运动中相互碰撞和摩擦产生的剪切力以及物料和容器壁的离心碰撞等作用来分散物料的。砂磨机对物料的分散效果和研磨介质品质、介质粒度、介质装填量、介质球形度、介质装填方式、介质的机械性能等因素具有直接关系。

除了分散方式和分散剂等影响炭黑的分散和水性炭黑色浆的制备，炭黑表面性质、pH、电解质等因素也会对炭黑的分散产生影响。

3.性能指标

颜料是一种能赋予被着色材料颜色的物质，颜料是彩色的，黑的，白的或荧光的微粒子，有机的或无机的固体物质，颜料在实际应用中不会受到物理及化学因素的影响，颜料在使用过程中一般不溶于使用的介质，而始终以原来的晶体状态存在，颜料的着色作用是靠对光线有选择的吸收及散射来实现的。如白颜料主要靠散射，黑颜料主要是吸收光线，其他颜料则是部分散射和部分吸收。颜料分为有机颜料和无机颜料。无机颜料是以天然矿物或无机化合物制成的颜料。

3.1颜料的物理性质

1)密度

密度是指单位体积内所含颜料粒子的质量数。通常用一定范围采表示如：有机颜料的密度为：1.0-2.0g/cm3；无机颜料为：1.8-8.8g/cm3碳黑为1.8g/cm3。

2)比表面积

单位质量所具有的表面积为比表面积有机颜料和无机颜料分别为：10-100m2/g与5-50m2/g，碳黑为：20-100m2/g3)

3)粒度

研究表明，颜料粒子的理想状态应该是初级粒子，其粒径为0.01-0.05微米，但是由于如此细的粒子的表面能极高，会发生强烈的团聚形成聚集体(尺寸约为0.05-0.4微米)，而且团聚体仍然会聚集形成凝聚体(尺寸为0.1-20微米)，我们所得到的颜料的粒子为聚集体和凝聚体的混合物(尺寸约为20-100微米)。

颜料粒子的大小对其颜色性能有很大影响。首先会影响其遮盖力和着色强度，颜料对光的反射作用与其自身同周围介质的折射系数之差有关，折射系数差别越大反射作用越强，遮盖力越高，因此在一定范围内颜料粒度提高，遮盖力增加。颜料粒子变小时，比表面增大，着色强度增加。此外，粒度对颜料的色光也有影响，通常粒径大，粒度分布较宽，色光发暗；反之色光鲜艳。另外，粒度还会影响颜料的耐光牢度。当粒子变小，比表面积增大时，吸收的光能量增加，受破坏的程度也增加，因此褪色较快。再有颜料粒度小时受到的重力较小，不易沉淀，但另一方面，粒子小，比表面积增加，表面自由能也增大，粒子总有自动减小表面积的趋势，从而发生絮凝的机会也增大，不利于分散。

4)分散性及分散稳定性

颜料是以固体状态分散于所应用介质的中，颜料是否容易分散以及分散体系的稳定性直接影响被着色物体的性能。颜料的分散性能取决干许多种因素如：颜料的化学结构，表面处理工艺及助剂，应用前颜料的原始粒度及粒径分布，另外研磨工艺及设备，分散剂的选择等也会影响颜料的分散稳定性。

3.2颜料的颜色性能

1)色光

色光又称色相，是某种颜色偏离其对应的纯色(单色光)程度。一定波长的光或某些不同波长的光混合后，会呈现出不同的色彩表现，即色光。下表列出了各种颜色两侧的色光。

2)着色力

着色力(也称着色强度)是颜料赋予被着色物质颜色深度的一种度量，影响颜料着色力的因素除颜料斗自身的性能外还与被着色物质的组份，材质及应用条件有关。

通常定义标准晶的着色力为100％，将待测样品与标准样品进行比较。（乳胶漆的着色力是指将1000克钛白粉着色至颜料本色的1/25标准色深时，所用的色浆的克数。色浆加量越少，着色力越高）

3)遮盖力

有机颜料的遮盖力是指对被着色物的遮盖或改变底物颜色的能力，具有强遮盖力的有机颜料通常具有高散射力，高散射力取决于涂层的厚度，涂层对光的吸收能力及底物图案的色差。通常将颜料和调墨油研磨成色浆，均匀地涂刷于黑白格玻璃板上，使黑格恰好被遮盖的最小颜料用量，以g/cm3来表示。

3.3颜料的应用性能

1)耐晒性

耐晒性是指颜料和含有颜料的应用体系在日光照射下，在特定时间内保持着色层色泽的能力。颜料的耐晒性不仅与其结构和粒度有关外，还与应用领域和添加量有关。耐晒等级按8级羊毛兰卡评定。8级最高：1级最低。大部分有机颜料在光照下或多或少都会发生变色现象。

2)耐候性

大气中的各种化学物质如水分，工业废气等都会对颜料体系产生侵蚀。耐候性就是指其抵抗大气中化学及物理因素(包括光照)而保持其色泽的能力。耐候性取决于不同颜料，不同浓度，不同应用领域，不同冲淡程度和不同气候条件.评定方法是户外曝晒12或24个月(Floride Test)，加速老化是用老化仪测试几千小时，人工条件下进行。(Weather-0-Meter)据标准DIN54001由5级灰卡评级颜色的变化。5级最佳；l级最差。

3)耐碱性

某些颜料与碱溶液接触后，使得碱溶液带上颜色并使颜料的褪色。颜料的耐碱性是指颜料对抗碱的作用而造成碱溶液沾色和颜料变色的能力。耐碱性的测试方法用印刷行业普遍接受的DINl6524标准测试方法。将乳胶漆刷在玻璃板上室温干燥3天，然后将在2.5％的烧碱溶液中浸润过的滤纸盖在上面。将一玻璃片压在上面。然后用胶带封好。上面放一重1公斤的物体，室温下放置24小时。漆膜颜色的变化根据IS0推荐的刚05(相当于DIN54001和SNV95805)中的5级灰卡评定颜色变化。

3.4颜料色浆

1)色浆是高度分散的颜料备制剂，是将颜料与分散剂，水等介质经研磨处理，使颜料粒子在剪切力的作用下均匀稳定地分散在水性体系中。

2)色浆应用范围（部分）

常见的色浆可用于橡胶，胶乳、水性木器漆、木材着色剂、木材保护清漆墨汁等领域，氧化铁系列色浆可用于水泥染色。除了上述领域，据我所知，炭黑色浆可以用于色母制备，着色涂料，防静电涂料，建筑涂料，太阳膜着色等等领域。

3）色浆使用注意事项（部分）

色浆需具有稳定的色相和着色力。并具有良好的耐光，耐候，耐酸，耐碱性。要与着色体系相容，不絮凝。可互相调配。存贮稳定，不沉淀，不干不冻。合理的性能价格比。

使用前，应做色浆和涂料相溶性试验。

佛山市顺德区三升贸易有限公司坐落于著名的涂料之乡——佛山顺德。我司专业生产水性色浆二十余年，技术成熟经验丰富。我们本着“以质量求生存，以客户求发展”的企业精神为广大新老客户提供各种颜色水性色浆，涂料印花色浆，墙体广告用色浆，乳胶漆用色浆，水性油墨，纸张着色，水性丙烯酸和聚酯/玻璃钢着色等领域。可根据客户需要提供各种调色服务。

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18688841669/13790088096（张经理）

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