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炭黑分散过程和机理

发表时间:2022-04-12 15:45作者:亿博瑞来源:http://www.tjschg.com/

       众所周知,炭黑是一种难以分散的颜料,所以炭黑比其他颜料更需要分散在载体中。尽管几乎所有用户的炭黑或多或少掌握了一些技能有 效的炭黑的分散,但对炭黑的分散过程和机制相对较弱,所以有必要做一个简短的描述炭黑的分散过程和机制。

色素炭黑.jpg

色素炭黑

       炭黑颜料的分散过程及机理:

       炭黑的分散是一个物理过程,其中有许多独 立的子过程。当炭黑分散在另一种介质中时,实际上意味着炭黑粉中的吸附剂被 分 解成更小的颗粒,并被介质润湿。炭黑的分散过程还伴随着炭黑颗粒的随机均匀分布过程。如果介质粘度较低,分散的炭黑颗粒由于颗粒之间的相互吸引容易聚 集,即所谓颜料颗粒的再聚合。这种影响会降低炭黑的着色强度。为了防止再聚合的发生,需要稳定炭黑的分散状态。

       炭黑的分散过程可分为以下几个阶段:

       1、破碎:由于商品级炭黑颜料通常细度(45μm)远不能满足下游领域的要求,所以在使用炭黑时需要对炭黑进行破碎分散操作,只有将炭黑破碎分散到一定细度范围内,以使炭黑着色性能或其他所需性能充分发挥出来。例如,挤出机、捏合机、三辊机、混合机、高混机、球磨机、砂磨机等的操作,都是颜料破碎过程。炭黑作为一种颜料,其破碎程度也与其自身颗粒的“牢度”有关。

       2.润湿:游离炭黑颗粒表面与周围介质之间的相互作用是炭黑润湿的重要因素。炭黑润湿的能源关系可以用热力学定律来解释,在炭黑的表面张力和表面能润湿热的重要辅助参数,炭黑粉的润湿过程和聚合物也可以从动力学的角度描述。润湿时间不仅与炭黑粉的孔隙率和几何结构有关,而且随介质粘度的变大而变大,随润湿张力的变大而减小。在实际条件下,温度的升高会加速润湿过程,但温度的升高(粘度的降低)会导致剪切力的降低(破碎)。润湿性体积可以作为衡量碳黑洞体积或填充密度的指标,它与炭黑的相对着色强度密切相关,因此它与炭黑产品中的分散质量间接相关。因此,在实际操作中,为了提高炭黑的分散性,经常在介质中掺入低分子量的添加剂(如增稠剂或粘度促 进剂)。

        3、分布:通过提高加工温度和降低体系粘度,使体系处于紊流状态;并延长炭黑在加工设备中的停留时间;湿法炭黑颗粒分布较均匀。但实际上,延长的停留时间将受到生产要求的限 制。因此,对于塑料行业来说,通常在装料机和挤出机中安装头、多孔板、剪切件、捏合段等设计措施,以提高粉碎效果,延长停留时间。


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