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一、炭黑基本性能
炭黑基本性能，原生粒徑、結構、孔隙率和表面官能團，對塑料性能的影響如下：
1．1炭黑原生粒徑小(比表面積大)
(1)可以提高炭黑的黑度；
(2)可以提高炭黑的著(zhù)色力；
(3)可以增強炭黑抗紫外線(xiàn)的能力；
(4)可以提高炭黑的電導率；
(5)能增大塑料的粘度；
(6)降低炭黑的分散性；
(7)增加炭黑和塑料的吸水量。
1．2炭黑結構
(1)會(huì )降低炭黑的黑度和著(zhù)色力；
(2)可以提高炭黑的分散性；
(3)可以增大塑料的粘度；
(4)提高炭黑的電導率；
(5)在導電炭黑的使用中，可以減少炭黑的使用量。
炭黑結構是炭黑鏈枝程度或炭黑聚集體大小的表示法。炭黑結構分為一次結構，或稱(chēng)原生結構和二次結構。一次結構是指原生聚集體形成的結構，原生結構比較牢固，不易破壞，所以一次結構是在塑料體系中實(shí)際存在的結構。二次結構是炭黑聚集體靠范德華力凝聚形成的附聚體，二次結構不牢固，易在塑料加工過(guò)程中受到破壞。
炭黑孔隙體積與結構有直接關(guān)系，結構高的炭黑存在著(zhù)較大的孔隙體積；結構低的炭黑則孔隙體積較小，所以孔隙體積是炭黑結構的量度。一般炭黑孔隙體積通過(guò)吸液法和壓縮比容法測定。炭黑孔隙體積在一定程度上影響一定粒徑的炭黑的“重量”，因此，加入相同重量、但孔隙體積較大的炭黑，能增加炭黑粒子在塑料中體積數量，同時(shí)也提高了塑料制品的電導性。
1．3炭黑表面官能團多揮發(fā)物量高，pH值低
(1)降低炭黑的電導率；
(2)提高炭黑的潤濕性；
(3)增加炭黑的吸水率。
炭黑表面官能團是在炭黑離子表面生成的含氧基團，它影響著(zhù)炭黑許多理化性能。炭黑的表面官能團主要是一些酸性的表面基團，主要包括羧基、酚羥基、醌基和內酯基等。炭黑表面官能團的多少是由一定溫度和環(huán)境條件下，反應一定時(shí)間后，通過(guò)測量炭黑的減量來(lái)表示的。另外，影響塑料性能的其他因素還有炭黑中硫分、灰分、雜質(zhì)等，還有炭黑的物理形態(tài)，如粉狀或粒狀。
二、炭黑粒子的物理特性
用帶有自動(dòng)圖像分析技術(shù)的透射電子顯微鏡可以測試炭黑的粒徑、聚集體的尺寸和形狀以及分布狀況。將透射電子顯微技術(shù)運用到炭黑聚集體的多重圖像上，可以看到聚集體的三維結構。通過(guò)透射電子顯微鏡上的角度計旋轉炭黑的聚集體結構，可以發(fā)現不同的角度所看到的聚集體外觀(guān)是不一樣的。
三、炭黑的分散設備
炭黑在塑料中的常用的分散設備
3.1 砂磨機
從某種意義上講，砂磨機是球磨機的延伸。砂磨機的研磨方法類(lèi)似于球磨機，其分散需要的剪切力均來(lái)自顏料中的分散介質(zhì)。砂磨機是依靠高速旋轉的分散盤(pán)作用于分散介質(zhì)所產(chǎn)生的離心力來(lái)提供分散剪切力；而球磨機是依靠重力來(lái)提供分散剪切力。
砂磨機的優(yōu)點(diǎn)為分散時(shí)間快，效率高，能夠連續生產(chǎn)，可以分散低粘度的體系。
砂磨機的缺點(diǎn)是分散前都需要預混和。砂磨機所用分散介質(zhì)有鋼珠、玻璃珠以及陶瓷珠等。當砂磨機分散時(shí)，分散介質(zhì)趨向于均勻地分布。
當減少分散介質(zhì)在體系中的質(zhì)量分數時(shí)，分散介質(zhì)之間的距離將會(huì )增大，這樣就會(huì )降低炭黑的分散效率。但如果用太多分散介質(zhì)，則會(huì )增加分散介質(zhì)之間的磨損，造成分散介質(zhì)粒徑的減?。河袝r(shí)還會(huì )導致分散介質(zhì)的破碎，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。一般根據生產(chǎn)經(jīng)驗，調整分散介質(zhì)的數量和粒徑，使炭黑的分散效率達到最高。砂磨機比較適合處理低粘度的漿料，不適合處理高粘度的漿料。
3.2 三輥機
三輥機的主要作用是依靠壓力和剪切力來(lái)克服炭黑的內聚力，達到粉碎和分散炭黑的目的。要使三輥機達到最好的分散水平，下列條件必須得到滿(mǎn)足：剪切表面(輥子)之間的距離務(wù)必仔細調整好，并能夠穩定下來(lái)，使輥筒之間的壓力達到一個(gè)恒定的狀態(tài)；輥筒的溫度應嚴格控制，避免忽高忽低，影響體系的粘度，影響炭黑的分散；對要求生產(chǎn)高光澤、高分散、黑度深的制品時(shí)，事先應對三輥機表面進(jìn)行重點(diǎn)的清洗；在進(jìn)行同樣產(chǎn)品不同批號的生產(chǎn)時(shí)，務(wù)必對剪切表面(輥子)進(jìn)行重新清洗。三輥機比較適合處理高粘度的漿料，不適合處理低粘度的漿料。
3.3 注意事項
(1)為了能充分發(fā)揮炭黑的特性，分散研磨前應完成下列幾方面工作：
①將炭黑和樹(shù)脂混合均勻；
②用樹(shù)脂代替炭黑孔隙內的空氣和水分；
③用分散設備提供的剪切力，將炭黑中大的附聚體研磨分散成小的附聚體或聚集體。如果在炭黑的分散過(guò)程中能很好地按照上述步驟操作，炭黑一定能達到令人滿(mǎn)意的黑度、色相、著(zhù)色力、光澤、穩定性和流動(dòng)性。
(2)預混合
不是所有的分散設備都需要預先將炭黑和樹(shù)脂進(jìn)行預混合。但為了確保塑料在擠出時(shí)達到最好的效果，必要的預混合還是需要的，以確保樹(shù)脂熔融時(shí)和炭黑充分混合，有效減少達到分散要求的研磨時(shí)間。
四、炭黑的填充量
為降低塑料的成本，炭黑的用量要求盡可能地高，但是，研磨設備的性能和類(lèi)型將對炭黑的分散產(chǎn)生重要的影響。不同的塑料要求不同的分散水平。在許多情況下，塑料性能的不足可以直接歸因于炭黑分散的不足，如電纜外殼和光纖等塑料產(chǎn)品，要求炭黑的分散水平能達到更高層次。對于性能要求很高的塑料，炭黑的充分分散是非常重要的。如果能最大限度地提高炭黑的分散水平，可以使塑料的顏色、色相、粘度、光澤、穩定性以及擠出特性等達到更好的要求。
五、炭黑的分散穩定性
炭黑分散的目的是為了滿(mǎn)足客戶(hù)對塑料制品性能的要求；然而，由于炭黑的分散和穩定性有時(shí)不能滿(mǎn)足要求，會(huì )影響塑料制品的性能。下面我們對一些常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。
(1)“絮凝”、“返粗”、“團聚”是顏料漿中最常見(jiàn)的一些分散問(wèn)題。它們是因為炭黑粒子之間的布朗運動(dòng)產(chǎn)生的。要達到理想的分散，有賴(lài)于分散設備的提高、添加劑的應用和另外一些技術(shù)的運用。
(2)顏料漿分散不好，導致塑料制品的黑度下降，偏棕色，光澤差。這些問(wèn)題可以通過(guò)加大分散力度解決；也可以通過(guò)調整炭黑的填充量來(lái)完成；也可以通過(guò)增加混合的時(shí)間、改善混合條件來(lái)解決。
(3)塑料粘度高與炭黑添加量過(guò)多有關(guān)，而且添加量大，可能會(huì )導致塑料過(guò)熱。溫度過(guò)高會(huì )對熱敏性聚合物產(chǎn)生不良反應，造成體系過(guò)熱，引起凝膠的產(chǎn)生；還會(huì )降低炭黑的分散質(zhì)量和體系的穩定性。
因此，減少炭黑的添加量或控制好適當的溫度有助于減輕問(wèn)題的產(chǎn)生。隨著(zhù)塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料對炭黑的要求越來(lái)越高。作為炭黑生產(chǎn)企業(yè)，必須緊跟塑料工業(yè)發(fā)展的步伐，在炭黑的質(zhì)量、產(chǎn)品性能和應用性能上下功夫，不斷創(chuàng )新，使炭黑的質(zhì)量能更好滿(mǎn)足塑料工業(yè)的發(fā)展需求。
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