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炭黑的分散方法
发布时间:2018-7-10 点击率:286
分散碳黑必须先搞清碳黑颜料的分散机理。
众所周知,炭黑是最难分散的颜料之一,因此炭黑比任何其它颜料更需要彻底分散在载体中。虽然几乎所有炭黑用户都或多或少地掌握一些有效分散炭黑的技巧,但对炭黑分散过程和机理的了解就显得相对薄弱,所以有必要在此对炭黑的分散过程和机理做一简要描述。
(一)、碳黑颜料的分散过程和机理
炭黑的分散过程是物理过程,在这个总过程中还包括许多独立的子过程。炭黑在另一种介质中被分散,实际就意味着炭黑粉末中的附聚物被破坏为较小粒子,并同时被介质所润湿。碳黑的分散过程也伴随有炭黑粒子的随机均匀分布过程,如果介质粘度较低,则已分散的炭黑粒子就会由于粒子间的吸引力而容易聚集,即所谓的颜料粒子再附聚作用。这种作用会降低炭黑的着色强度,为防止再附聚作用的发生,必须使炭黑分散状态稳定化。
炭黑的分散过程可以分为以下四个阶段:
1、破碎:由于商品级碳黑颜料的通常细度(45μm)远远不符合下游领域的最终要求,所以在使用炭黑时必须对炭黑进行破碎分散操作,也只有将炭黑破碎分散到一定细度范围时,才能使炭黑的着色性能或其它所需要的性能充分发挥出来。例如,发生在挤出机、捏合机、三辊机、密炼机、高搅机、球磨机、砂磨机等中的操作过程均是颜料的破碎。做为颜料的特性,炭黑的破碎程度同样与自身粒子的“坚牢度”有关。
2、 润湿:自由碳黑粒子表面与周围介质的相互作用是炭黑被润湿的重要因素。炭黑润湿的能量关系可用热力学定律来解释,其中炭黑表面张力和表面能是润湿热的重要辅助参数,也可以从动力学角度描述炭黑粉末和附聚物的润湿过程。润湿时间不但与炭黑粉末的孔隙及几何结构有关,还随介质粘度提高而增加,并随润湿张力增大而减少。在实用条件下,升高温度可以加速润湿过程,但温度升高(粘度降低)又会导致剪切力(破碎作用)降低。润湿体积可作为炭黑孔体积或填充密度的量度,它与炭黑的相对着色强度密切相关,因此间接与碳黑在最终制品中分散质量有关。所以,在实际操作中为了提高炭黑的分散性,往往在介质中掺入了低分子量的添加剂(如增朔剂或粘度促进剂等)。
3、分布:通过提高加工温度和降低体系粘度,使体系处于湍流条件下;以及延长炭黑在加工设备内的停留时间;可以使被润湿的炭黑粒子达到最佳分布。但是,在实际操作中,延长停留时间将受到产量要求的限制。因此,对于塑料行业,通常在注朔机和挤出机中安装鱼雷头、多孔板、剪切部件以及加设捏合段和采取其它设计措施,以提高破碎作用和延长停留时间。
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