分散碳黑必須先搞清碳黑顏料的分散機(jī)理。

　　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(duì)炭黑分散過程和機(jī)理的了解就顯得相對(duì)薄弱，所以有必要在此對(duì)炭黑的分散過程和機(jī)理做一簡(jiǎn)要描述。

　　碳黑顏料的分散過程和機(jī)理:

　　油墨炭黑的分散過程是物理過程，在這個(gè)總過程中還包括許多獨(dú)立的子過程。炭黑在另一種介質(zhì)中被分散，實(shí)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(shí)被介質(zhì)所潤(rùn)濕。碳黑的分散過程也伴隨有炭黑粒子的隨機(jī)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(huì)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(huì)降低炭黑的著色強(qiáng)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(jí)碳黑顏料的通常細(xì)度(45μm)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不符合下游領(lǐng)域的要求，所以在使用炭黑時(shí)必須對(duì)炭黑進(jìn)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(shí)，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(lái)。例如，發(fā)生在擠出機(jī)、捏合機(jī)、三輥機(jī)、密煉機(jī)、高攪機(jī)、球磨機(jī)、砂磨機(jī)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(jiān)牢度”有關(guān)。

　　2、 潤(rùn)濕：自由碳黑粒子表面與周圍介質(zhì)的相互作用是炭黑被潤(rùn)濕的重要因素。炭黑潤(rùn)濕的能量關(guān)系可用熱力學(xué)定律來(lái)解釋，其中炭黑表面張力和表面能是潤(rùn)濕熱的重要輔助參數(shù)，也可以從動(dòng)力學(xué)角度描述炭黑粉末和附聚物的潤(rùn)濕過程。潤(rùn)濕時(shí)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(rùn)濕張力增大而減少。在實(shí)用條件下，升高溫度可以加速潤(rùn)濕過程，但溫度升高(粘度降低)又會(huì)導(dǎo)致剪切力(破碎作用)降低。潤(rùn)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(duì)著色強(qiáng)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(shí)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(jìn)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(zhǎng)炭黑在加工設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間;可以使被潤(rùn)濕的炭黑粒子達(dá)到較佳分布。但是，在實(shí)際操作中，延長(zhǎng)停留時(shí)間將受到產(chǎn)量要求的限制。因此，對(duì)于塑料行業(yè)，通常在注朔機(jī)和擠出機(jī)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(jì)措施，以提高破碎作用和延長(zhǎng)停留時(shí)間。