分散的目的是使色素炭黑的内部结构分布均匀,分散效果直接影响到色素炭黑的特性,还有制品的色相、黑度和遮盖力等。色素炭黑分散不好会导致下面的状况。
1、颜色强度不稳定,黑度展现力度不够,并且外观色泽不好。
2、色素炭黑内部分布不均匀,出现条纹。
3、在生产油墨过程中,色素炭黑分散不好直接会导致后期印刷质量差。
4、挤出机的过滤筛网被堵塞,在挤出加工吹朔薄膜时,未破碎的炭黑附聚物引起膜泡撕裂。
5、引起单丝和扁丝断裂,制品机械强度降低。
同时要注意的是色素碳黑被研磨分散时,粒子细度应不大于15um。在有些涂料中,甚至要求低于5um。 随着粒径的减小,光散射程度降低。浙江碳黑冶金
碳黑技术工艺(生产方法)
全球碳黑生产工艺一般为炉法、接触法(主要为槽法和无槽气法)和热解法。我们正在使用的是**重要也是**常用的生产工艺--炉法和气法。
所谓炉法就是在密闭的反应炉中,将液烃原料(一般是煤焦油)喷射到燃烧的热空气和天然气中,在高温下经热氧化而分解,所生成碳黑的性能可以通过猝熄火焰来控制。然后,使用过滤系统把产成的颜料碳黑从气烟中分离出来。炉法的特点是原材料的选择范围很广,且生产出的碳黑的性能多种多样。
而气法即无槽气法,是从槽法改进而来的生产工艺。槽法是将固态烃(粗蒽)或液态烃(蒽油)经气化釜气化后,和可燃性气体(一般使用天然气,也使用焦炉煤气或水煤气)混合后作为原料,由环形布置的管网送入火房在槽钢下的火嘴中高温燃烧并经槽钢冷却面收集生成碳黑的工艺。无槽气法即火房不设槽钢冷却面的改进工艺。这种工艺生产出来的颜料碳黑收率较炉法偏低,但原生粒子粒径小,在黑度和着色力方面均有更好的表现。 浙江碳黑冶金常用吸油值表示结构性,吸油值越大,炭黑结构性越高,容易形成空间网络通道,而且不易破坏。
什么是碳黑?
碳黑是碳(主要为石油衍生物)经过不完全燃烧形成的精细粉末状的准石墨结构物质,表观呈纯黑色粉或者粒状。产品的着色力,精细度和密度根据原料和生产工艺的不同而有很大差异。碳黑不溶于水;有酸碱性之分,燃烧后产生二氧化碳。碳黑的主要成分是碳,同时包含微量氢,氧,硫,灰份,焦油和水份。
什么是颜料碳黑?
据2005年统计数据显示,碳黑的全球年产量接近800万吨,其中90%以上为橡胶碳黑,用于橡胶补强用途和汽车轮胎;只有大约10%作为色素用于油墨,塑胶和涂料,称为颜料碳黑,或者色素碳黑。
颜料碳黑的消费量
颜料碳黑,作为**主要的黑色颜料,是仅次于钛白粉和氧化铁的第三大销量的颜料产品。颜料碳黑的全球年用量(用于着色以及其他特殊用途,区别于橡胶补强用途)为50万吨。由此可见,颜料碳黑与橡胶碳黑有着明显的区别。
颜料碳黑的特点
1. 比较好的黑色颜料
2. 几乎是低价颜料
3. 与同类颜料相比有比较好的着色力和遮盖力
4. **稳定的颜料:有很好的耐热性,耐化学性和耐光性。
据分析,可在炭黑表面检测如酚基、醌基、羧基等基团,这些酸性基团浓度在气黑和氧化炉黑的表面特别高。在炉黑中可检测到吡喃酮结构,这种结构决定了炉黑的碱性性质。挥发份含量可判断表面官能团的浓度,也可测得炭黑的极性。另外由于炭黑的表面积较大,容易吸附挥发份环境中的水分,所以炭黑在运输,贮存及使用过程中要特别注意吸湿问题。大部分都是探讨导电粒子接触的几何学研究。该理论认为,炭黑填充量越大,处于分散状态的炭黑粒子或炭黑粒子**体的密度也越大,粒子间的平均距离越小,相互接触的几率越高,炭黑粒子或炭黑粒子**体形成的导电通路也越多。不同极性的高聚物与炭黑组成共混体系的极性越大,炭黑临界体积分数就越大,意味着体系的导电性下降,因为炭黑表面含有很强的极性基团,基体极性大,作用增强,这时强度增加,却妨碍导电粒子自身的凝集,以致导电性差。但是在多组分基体树脂与炭黑组成的共混体系中,由于不同基体的极性不同,填充炭黑会产生偏析现象,这时导电性能取决于炭黑粒子在偏析相中的浓度和分布状态,还取决于偏析相高聚物所占比例。大部分都是探讨导电粒子接触的几何学研究。
着色力
碳黑的着色力通常是用百分数的形式来表现,可以通过使用黑度反射仪测量碳黑冲淡色浆得出的数据来衡量。根据工业标准操作,色浆为碳黑和钛白
(或其他白色颜料如氧化锌)及一定溶剂的混合物。
(着色力的测量参照 ASTM D-3849 或 GB/T7046-2003标准)
比表面积
炭黑比表面积是指单位质量或单位体积内炭黑粒子表面积的总和,单位为m2/g 。 比表面积与粒径一样是炭黑的基本性能之一。对表面光滑的炭黑来说,比表面积与粒径成反比,即粒径越小比表面积越大,反之亦然。所以,如把炭黑粒子假定为球形,可由粒径的数据计算比表面积。橡胶用炭黑粒子表面一般是比较光滑的,无孔的。粒子较细的中超耐磨炭黑表面带有少量微孔。色素炭黑由于生成条件或经后处理,表面有一定程度氧化,粒子表面积大于相同粒径的橡胶用炭黑。
炭黑的比表面积分为外比表面积(或称光滑比表面积),内比表面积(或称孔隙内比表面积)和总比表面积。总比表面积等于外比表面积和内比表面积的总和。比表面积的测定方法很多,常用的有氮吸附法(BET法),吸碘值法,CTAB法(大分子吸附
法),t值法以及电子显微镜法等。 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。浙江碳黑冶金
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。浙江碳黑冶金
涂料用炭黑重要指标四:炭黑光泽 当炭黑粒径减小或结构提高时炭黑的吸油量增加,会使涂料的粘度提高,在同样的炭黑浓度下,涂层表面自由漆料(成膜物质)减少,因此光泽降低。当表面含氧基团或挥发分增多时,炭黑在连结料中的润湿性提高,粘度降低,涂层表面自由漆料增多,光泽将会提高。
涂料用炭黑重要指标五:炭黑分散性和分散稳定性 涂料用炭黑聚集体大小一般在20到数百纳米之间,在漆料中不容易分散,炭黑在漆料中的分散下状态,对涂料的性能影响很大。还有,炭黑在涂料特别是和其他颜料如钛白粉等混合使用时,由于其相对密度、聚集体直径、形状和表面化学性的不同,炭黑容易产生絮凝现象,即影响涂料的分散稳定性。 浙江碳黑冶金
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