山東埃爾派 | 點擊量:0次 | 2020-11-17
碳黑
碳黑(carbon black),又名炭黑,是一種無定形碳。輕、松而極細的黑色粉末,表面積非常大,范圍從10~3000m2/g,是含碳物質(煤、天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經不完全燃燒或受熱分解而得的產物。比重1.8-2.1。
物料介紹
碳黑(carbon black),又名炭黑,是一種無定形碳。輕、松而極細的黑色粉末,表面積非常大,范圍從10~3000m2/g,是含碳物質(煤、天然氣、重油、燃料油等)在空氣不足的條件下經不完全燃燒或受熱分解而得的產物。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”。按炭黑性能區分有“補強炭黑”、“導電炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料,用于制造中國墨、油墨、油漆等,也用于做橡膠的補強劑。
2017年10月27日,世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單初步整理參考,碳黑在2B類致癌物清單中。
化學性質
炭黑的生產工藝不同,則表面的化學性能也有差別。大多數炭黑的真實表面積大于由粒徑計算出的幾何表面積。這是由于炭黑特別是粒徑小于25nm的炭黑表面存在許多微孔。
據分析,可在炭黑表面檢測如酚基、醌基、羧基等基團,這些酸性基團濃度在氣黑和氧化爐黑的表面特別高。在爐黑中可檢測到吡喃酮結構,這種結構決定了爐黑的堿性性質。揮發份含量可判斷表面官能團的濃度,也可測得炭黑的極性。另外由于炭黑的表面積較大,容易吸附揮發份環境中的水分,所以炭黑在運輸,貯存及使用過程中要特別注意吸濕問題。
大部分都是探討導電粒子接觸的幾何學研究。該理論認為,炭黑填充量越大,處于分散狀態的炭黑粒子或炭黑粒子集合體的密度也越大,粒子間的平均距離越小,相互接觸的幾率越高,炭黑粒子或炭黑粒子集合體形成的導電通路也越多。不同極性的高聚物與炭黑組成共混體系的極性越大,炭黑臨界體積分數就越大,意味著體系的導電性下降,因為炭黑表面含有很強的極性基團,基體極性大,作用增強,這時強度增加,卻妨礙導電粒子自身的凝集,以致導電性差。但是在多組分基體樹脂與炭黑組成的共混體系中,由于不同基體的極性不同,填充炭黑會產生偏析現象,這時導電性能取決于炭黑粒子在偏析相中的濃度和分布狀態,還取決于偏析相高聚物所占比例。
黑度
黑度是指炭黑所具有的黑色呈現強度。炭黑作著色時,黑度主要基于對光的吸收,對于特定濃度的炭黑,炭黑越細小,則光吸收程度越高。黑度除了受炭黑內部的光吸收外,也受由于粒子表面幾何機構的影響而產生了具有增亮效應的光散射,這會降低黑度。隨著粒徑的減小,光散射程度降低。只有對于很細的炭黑,提高炭黑的濃度才能提高黑度,對于粗大的炭黑,具支配因素的光散射程度因炭黑數增加而提高,黑度反而相應降低。
分散性
顏料黑越細,炭黑聚集體之間接觸點便越多,結果它們之間內聚力越強,當把顏料黑摻入料,即開始進行始炭黑均勻分布時,則對分散要作的功便大,以把炭黑粒子分隔開來,最終達到最高的黑度和著色。與高結構炭黑相比,低結構炭黑較有可能達到高的濃度,但在分散過程中卻因此需要較大分散力。炭黑的分散性能受結構程度的影響,由于高結構炭黑具有良好的分散性能,所以其著色強度也就自然較強。
在使用粉狀炭黑時,會出現分散及令人頭疼的灰塵問題,因此,可使用母粒或漿狀物。
預制炭黑的價格要比單純使用顏料黑要高,但若考慮到清潔的工序、高的效率及技術投資少的優點,炭黑制劑是有其價值的。
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