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色素炭黑的分类及其应用
2015年04月14日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:6310
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      中国在远古时代就掌握了简易的色素炭黑生产技术,那时炭黑也叫墨灰、乌烟。主要用于制造墨汁和黑色颜料。在殷商时期的甲骨文就是使用炭黑制墨记载文字的。在更早的河姆渡文化时期,色素炭黑在陶瓷的烧制中就已经普遍应用了。色素炭黑作为黑色颜料在现代工业生产中也应用广泛,赋予了涂料、油墨、塑料、塑胶、色浆、油漆等产品亮丽的黑色,而且还具有抗紫外线的功能。中国是全球重要的炭黑出口国,出口量超过60万吨,出口金额超过40亿元。



      一、色素炭黑分类及其应用领域

      色素炭黑根据其粒径和着色力可分为三个类型:高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑。不同特性的色素炭黑应用领域略有不同。具体情况可参考下表,它是某国内企业的色素炭黑型号及技术参数。



      二、色素炭黑的分散性问题探讨


        色素炭黑在实际的应用中存在分散性不佳的问题,要选用合适的分散设备和分散剂,才能较好的体现出色素碳黑的各种性能。色素炭黑分散的目的是使其在载体中处于一种均匀的分布状态,这种分布程度的不同,会直接影响到制品的色相、黑度和遮盖力。炭黑的分散主要受制于三个因素:色素炭黑原始粒子的大小,结构的高低等性能;载体或分散介质的类型,加入分散剂后,会涂覆在炭黑粒子的表面,从而在一定程度上降低炭黑粒子之间的内聚力,有助于炭黑的分散;所使用的分散设备类型。炭黑的分散在实际应用中至关重要,在使用炭黑着色时,如果炭黑分散不良会导致以下方面的后果:

 
      1、颜色强度不稳定,色素炭黑的黑度不能很好地展现,并且表观色泽不好;
      2、分布不均匀,出现条纹;
      3、在油墨、涂料等产品中表面的不均匀性会导致印刷出现问题;
      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。


        炭黑被研磨分散时,色素炭黑粒子要达到一定的细度是最起码的要求。一般情况下其细度应≤15 um,在高档的涂料中,也会有更高的要求甚至要低于5um,色素炭黑所含的水分越低,对于分散相对来说也就会更加容易一些。这是因为在分散体系中,色素炭黑粒子相互间的静电高低,与其周围形成的双电层厚度有关,如果双电层的厚度降低,就会直接影响粒子分散稳定性的降低。而当炭黑(或其他颜料)粒子表面的水份较高时,就会导致双电层厚度降低,从而影响到分散稳定性。


      三、色素碳黑应用实例


      1、色素碳黑在色漆中的应用

      硝基漆是目前比较常见的木器及装修用涂料,主要成膜物是以硝化棉为主,黑色颜料主要是色素碳黑。在生产硝基漆产品时,色素碳黑的分散是色漆所用的颜料中最困难的,这是因为碳黑颗粒具有强大的聚合性、高吸油量造成的。在色漆中有形成不稳定悬浮质点的倾向,起初分散好的色浆或色漆成品在贮存过程中,会使颗粒凝聚,出现返粗现象。色素碳黑的粒径和结构不尽相同,分散性也就不同。一般来讲,粒径越细,接触面越多,颗粒之间的内聚力越强。分散性较好的油漆用碳黑,在原则上讲应是粒径大和高结构。


      2、炭黑砂浆在外墙上的装饰作用
       随着仿瓷涂料技术的日趋成熟,黑色砂浆的用量也越来越大,最常作为装饰砂浆在建筑物表面来使用,装饰砂浆是指用以涂在基层材料表面兼有保护基层和增加美观作用的砂浆。炭黑色本身可以给人带来高贵肃穆的感觉,再配以华丽色彩的真石漆,令建筑物的外观档次越来越高。说到黑色砂浆就不得不说色素炭黑,这种黑色砂浆的主要着色剂。在建筑行业中用水来搅拌各种物料是最为常见的事情,所以,在黑色砂浆中的炭黑着色剂就需要具有较好的亲水性,才能达到较好的使用效果。常规炭黑是不亲水物质,需要经过特殊处理成为水性炭黑(又称为水溶性炭黑),其最大的特点就是无需任何助剂,可以在水中直接分散,具有很高的着色力,其粒子的大小在20nm~30nm之间,在色素炭黑中属于比较特殊的一种产品。在建筑砂浆行业作为最好的黑色颜料,尚无其它产品能够出其右。


      3、色素碳黑用于水性油墨
        水性油墨是由水性树脂、助剂、颜料、水等原材料组成。色素碳黑作为颜料是油墨中的固体成分,为油墨的显色物质,是不容于水的色素。水性油墨颜色的饱和度、着色力、透明度等性能和色素碳黑的性能有着密切的关系。水性油墨用色素碳黑是黑色的固体粉状物质。它是水性油墨中主要的固体组成部分,是印到物体上可见的色体部分。在很大程度上决定了水性油墨的质量。


      结束语:当今世界炭黑行业竞争十分激烈,国际上各大炭黑公司都在加大科技投资力度,努力开发新产品和新技术。德国的德固萨公司甚至在上海投入1000万美元建立研发中心。我国炭黑生产总量目前已居世界前列,但在科技和新产品开发方面和国外相比仍有很大差距。为此,我们应当从国内炭黑企业规模较小、技术和经济实力较弱的实际出发,一方面要在优化企业结构、扩大企业规模基础上,鼓励企业开展新技术和新产品研究开发工作;另一方面,应当组建工程技术中心,在国家及有关企业的共同支持下,积极开展关键性的、需要投入较多的新技术和新产品研究开发工作,不断开发、创新,使我国的炭黑工业在激烈的竞争中实现可持续发展。

(粉体圈  作者:梧桐)

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