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炭黑分散的方法

2022-03-18 09:31:11

  眾所周知,炭黑是一種難以分散的顏料,所以炭黑比其他顏料更需要分散在載體中。盡管大部分用戶對炭黑或多或少掌握了一些有效分散技能,但對炭黑的分散過程和機理的了解先對較弱一些,所以有必要做一個簡短的描述炭黑的分散過程和機理。

炭黑分散

  炭黑廠家對炭黑的分散過程及機理做了以下總結:


  炭黑的分散是一個物理過程,其中包括許多獨立的子過程。當炭黑分散在另一種介質中時,實際上意味著炭黑粉中的吸附劑被分解成更小的顆粒,并被介質潤濕。炭黑的分散過程還伴隨著炭黑顆粒的隨機均勻分布過程。如果介質粘度較低,已分散的炭黑粒子就會由于粒子間的吸引力而容易聚集,即所謂顏料顆粒的再聚合。這種影響會降低炭黑的著色強度。為了防止再聚合的發生,就要穩定炭黑的分散狀態。

炭黑分散

  炭黑的分散過程可分為以下幾個階段:


  1、破碎:由于商品級炭黑顏料通常細度(45μm)遠不能滿足下游領域的要求,所以在使用炭黑時藥對炭黑進行破碎分散操作,只有將炭黑破碎分散到一定細度范圍內,以使炭黑著色性能或其他所需性能充分發揮出來。例如,擠出機、捏合機、三輥機、混合機、砂磨機等的操作,都是顏料破碎過程。炭黑作為一種顏料,其破碎程度也與其自身顆粒的“牢度”有關。


  2.潤濕:游離炭黑顆粒表面與周圍介質之間的相互作用是炭黑潤濕的重要因素。炭黑潤濕的能源關系可以用熱力學定律來解釋,在炭黑的表面張力和表面能潤濕熱的重要輔助參數,炭黑粉的潤濕過程和聚合物也可以從動力學的角度描述。潤濕時間不僅與炭黑粉的孔隙率和幾何結構有關,而且隨介質粘度的增大而變大,隨潤濕張力的變大而減小。在實際條件下,溫度的升高會加速潤濕過程,但溫度的升高(粘度的降低)會導致剪切力的降低(破碎)。潤濕性體積可以作為衡量碳黑洞體積或填充密度的指標,它與炭黑的相對著色強度密切相關,因此它與炭黑在產品中的分散質量間接相關。因此,在實際操作中,為了提高炭黑的分散性,經常在介質中摻入低分子量的添加劑(如增稠劑或粘度促進劑)。


  3、分布:通過提高加工溫度和降低體系粘度,使體系處于紊流狀態;并延長炭黑在加工設備中的停留時間;濕法炭黑顆粒分布較均勻。但實際上,延長的停留時間將受到生產要求的限制。因此,對于塑料行業來說,通常在裝料機和擠出機中安裝魚雷頭、多孔板、剪切件、捏合段等設計措施,以提高粉碎效果,延長停留時間


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