分散炭黑必須先搞清炭黑顏料的分散機理
- 發(fā)布時間:2022-08-30
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眾所周知,炭黑是難分散的顏料之一,因此炭黑比任何其它顏料更需要分散在載體中。雖然幾乎所有炭黑用戶都或多或少地掌握一些有效分散炭黑的技巧,但對黑貓?zhí)亢?/strong>分散過程和機理的了解就顯得相對薄弱,所以有必要在此對炭黑的分散過程和機理做一簡要描述。
炭黑顏料的分散過程和機理:
環(huán)保黑貓?zhí)亢?/strong>的分散過程是物理過程,在這個總過程中還包括許多獨立的子過程。炭黑在另一種介質(zhì)中被分散,實際就意味著炭黑粉末中的附聚物被破壞為較小粒子,并同時被介質(zhì)所潤濕。碳黑的分散過程也伴隨有炭黑粒子的隨機均勻分布過程,如果介質(zhì)粘度較低,則已分散的炭黑粒子就會由于粒子間的吸引力而容易聚集,即所謂的顏料粒子再附聚作用。這種作用會降低炭黑的著色強度,為防止再附聚作用的發(fā)生,必須使炭黑分散狀態(tài)穩(wěn)定化。
炭黑的分散過程可以分為以下階段:
1、破碎:由于商品級炭黑顏料的通常細(xì)度(45μm)遠遠不符合下游領(lǐng)域的要求,所以在使用炭黑時必須對炭黑進行破碎分散操作,也只有將炭黑破碎分散到一定細(xì)度范圍時,才能使炭黑的著色性能或其它所需要的性能充分發(fā)揮出來。例如,發(fā)生在擠出機、捏合機、三輥機、密煉機、高攪機、球磨機、砂磨機等中的操作過程均是顏料的破碎。做為顏料的特性,炭黑的破碎程度同樣與自身粒子的“堅牢度”有關(guān)。
2、潤濕:自由炭黑粒子表面與周圍介質(zhì)的相互作用是炭黑被潤濕的重要因素。炭黑潤濕的能量關(guān)系可用熱力學(xué)定律來解釋,其中炭黑表面張力和表面能是潤濕熱的重要輔助參數(shù),也可以從動力學(xué)角度描述炭黑粉末和附聚物的潤濕過程。潤濕時間不但與炭黑粉末的孔隙及幾何結(jié)構(gòu)有關(guān),還隨介質(zhì)粘度提高而增加,并隨潤濕張力增大而減少。在實用條件下,升高溫度可以加速潤濕過程,但溫度升高(粘度降低)又會導(dǎo)致剪切力(破碎作用)降低。潤濕體積可作為炭黑孔體積或填充密度的量度,它與炭黑的相對著色強度密切相關(guān),因此間接與碳黑在終制品中分散質(zhì)量有關(guān)。所以,在實際操作中為了提高炭黑的分散性,往往在介質(zhì)中摻入了低分子量的添加劑(如增朔劑或粘度促進劑等)。
3、分布:通過提高加工溫度和降低體系粘度,使體系處于湍流條件下;以及延長炭黑在炭黑廠家加工設(shè)備內(nèi)的停留時間;可以使被潤濕的炭黑粒子達到較佳分布。但是,在實際操作中,延長停留時間將受到產(chǎn)量要求的限制。因此,對于塑料行業(yè),通常在注朔機和擠出機中安裝魚雷頭、多孔板、剪切部件以及加設(shè)捏合段和采取其它設(shè)計措施,以提高破碎作用和延長停留時間。