因为碳黑色粉颗粒小,相对分子质量低,有生产商将它做成片状或珠状的颗粒,来减少它对工厂造成的空气污染,但是为色粉分散带来一定的困难。制造过程中,用压力将圆形的碳黑色粉颗粒压到它们能保持形状,而并不需要加入任何其它材料。通常低色素的珠状碳黑色粉是由大量250 nm 左右的聚集体组成的,而中等色素的碳黑聚集体就小得多,约50nm 左右。
自70多年前,美国建成了世界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。
色素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有生机和活力的。
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(2)原料油的雾化与气化,原料油的雾化取决于进入油炉的原料油的温度、压力和黏度,油喷嘴的结构和雾化载体的性质、流量、压力和温度,燃烧气流的温度和流速,以及原料油喷入反应炉内的位置等。 表现密度:单位体积碳黑的重量即:(克/升),是表示各种型号碳黑所占空间的大小,造粒度愈大,其表现密度也越大,反之则小,造粒度对碳黑的分散性(特别用于塑料和油漆\油墨中)有影响。
(3)反应温度和停留时间。在原料油雾化和汽化后,裂解反应温度越高,停留时间越短,生成的色素炭黑粒径和聚集体越小,色素炭黑颗粒分布也就越均匀。在设计轮胎胎面配方时,要考虑其耐磨性,这时可选用超耐磨、中超耐磨、高耐磨炉黑等品种;当制品需要一定的导电性时,可考虑已决炭黑或其他的导电炭黑。
所以,在生成粒径较小的色素炭黑品种时,反应温度较高,停留时间较短。反之,在生产粒径较大的色素炭黑时,反应温度较低,停留时间较长。 按着色强度(或黑度)和粒子大小一般分为高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑和低色素炭黑四种。主要由接触法和油炉法生产。
(4)添加剂及其加入量。油墨炭黑的结构高低,取决于反应炉内生成色素碳黑晶核的浓度和碰撞速度,晶核浓度与碰撞的速度越大,晶核碰撞并生成复杂聚集体的机会越多,炭黑结构就越高。在反应炉的结构和处理确定以后,调节油墨炭黑结构的方法主要是增减添加剂溶液的流量。挥发分:是碳黑表面吸附的含氧官能团(羧基、醌基、内酯基和羟基等)这些基团的含量代表碳黑的表面化学性质。它与PH值有相关性。
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