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炭黑的結(jié)構(gòu)性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來(lái)表示的。由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝聚體中的粒子數(shù)量構(gòu)成的凝聚體組成的炭黑稱(chēng)為高結(jié)構(gòu)炭黑。經(jīng)過(guò)助劑潤(rùn)濕分散后的碳黑粒子在液態(tài)中不會(huì)重聚成大顆粒碳黑,在紙纖維中以微細(xì)顆粒密集均勻分布,遮蓋力強(qiáng),很難存在間隙透光,所以遮光度很高。粒徑分布寬的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能賦予聚合物導(dǎo)電性,并用統(tǒng)計(jì)方法解釋這個(gè)現(xiàn)象。粒徑分布寬的炭黑,少數(shù)大直徑粒子需要數(shù)目巨大,直徑更小的粒子給予補(bǔ)償,相同平均粒徑分布寬的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子總數(shù)。
碳黑(carbon black),又名炭黑,是一種無(wú)定形碳。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)。由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝聚體中的粒子數(shù)量構(gòu)成的凝聚體組成的炭黑稱(chēng)為高結(jié)構(gòu)炭黑。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。
氣黑的生產(chǎn)工藝
氣黑此名稱(chēng)源于其生產(chǎn)過(guò)程:原料烴加熱時(shí)先氣化,然后由可自燃的氣體(供以能量)作為載體帶到燃燒器內(nèi),炭黑在這些蝙蝠形的燃燒器所發(fā)出的大量扇形的火焰中生成。由于每束火焰都較小且在空氣中燃燒,炭黑的形成,與燈黑生產(chǎn)工藝很不同(不完全燃燒)。在此炭黑顆粒很細(xì),根據(jù)不同種類(lèi),平均粒徑在10~30nm之間,氣黑平均粒徑為13 nm。顏料在應(yīng)用過(guò)程中都必須分散到符合光學(xué)性能的微粒子狀態(tài),炭黑是所有顏料中難分散的一種顏料之一,因此炭黑分散的好壞會(huì)直接影響到炭黑的黑度、色相和遮蓋能力,直接影響到用戶使用效果。燃燒的火焰上,是一個(gè)緩慢旋轉(zhuǎn)的充水轉(zhuǎn)鼓,炭黑在轉(zhuǎn)鼓上沉積,在經(jīng)刮到把炭黑刮走,當(dāng)溫度仍高時(shí),新生成炭黑與空氣中的氧接觸,于是發(fā)生部分氧化,形成了大量的酸性基團(tuán),相應(yīng)氣黑pH值介于酸性范圍。并可得到約6%的揮發(fā)份,代表其表面氧化物含量。
炭黑的生產(chǎn)方法:熱裂法
以天燃?xì)?、焦?fàn)t氣或重質(zhì)液態(tài)烴為原料,在無(wú)氧、無(wú)焰的情況下,經(jīng)高溫?zé)峤馍商亢?,稱(chēng)為熱裂黑。它是炭黑品種中比表面積低的一類(lèi),基本上以單個(gè)球形粒子存在,不熔結(jié)或聚結(jié)成聚集體,其表面含氧量亦很少(0.1%~0.3%)。比如:不同條件下,炭黑可達(dá)到廣闊的平均粒徑范圍,從80nm到小至15nm,更直到細(xì)小至氣黑那樣小的顆粒。熱裂黑主要有三個(gè)品種:中熱裂黑、不污染的中熱裂黑和細(xì)熱裂黑。中熱裂黑的氮吸附比表面積為6~10m2/g,細(xì)熱裂黑則為10~15m2g。