眾所周知,炭黑是難分散的顏料贯莺,因此炭黑比任何其它顏料更均衡的分散在載體中毅该。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庶灿,但對(duì)炭黑分散過(guò)程和機(jī)理的了解就顯得相對(duì)薄弱也搓,所以有必要在此對(duì)炭黑的分散過(guò)程和機(jī)理做一簡(jiǎn)要描述倘潜。
(一)漆际、炭黑顏料的分散過(guò)程和機(jī)理
炭黑的分散過(guò)程是物理過(guò)程,在這個(gè)總過(guò)程中還包括許多獨(dú)立的子過(guò)程耸别。炭黑在另一種介質(zhì)中被分散健芭,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)濕秀姐。炭黑的分散過(guò)程也伴隨有炭黑粒子的隨機(jī)均勻分布過(guò)程慈迈,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省有,即所謂的顏料粒子再附聚作用痒留。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)生蠢沿,必須使炭黑分散狀態(tài)穩(wěn)定化伸头。
炭黑的分散過(guò)程可以分為以下四個(gè)階段:
1、破碎:由于商品炭黑顏料的通常細(xì)度(45μm)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不符合下游域的終要求舷蟀,所以在使用炭黑時(shí)必須對(duì)炭黑進(jìn)行破碎分散操作恤磷,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)野宜。例如扫步,發(fā)生在擠出機(jī)、捏合機(jī)匈子、三輥機(jī)锌妻、密煉機(jī)、高攪機(jī)旬牲、球磨機(jī)、砂磨機(jī)等中的操作過(guò)程均是顏料的破碎搁吓。做為顏料的特性原茅,炭黑的破碎程度同樣與自身粒子的“堅(jiān)牢度”有關(guān)。
2堕仔、 潤(rùn)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(rùn)濕的重要因素擂橘。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)摩骨,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(guò)程通贞。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)粘度提高而增加恼五,并隨潤(rùn)濕張力增大而減少昌罩。在實(shí)用條件下,升高溫度可以加速潤(rùn)濕過(guò)程灾馒,但溫度升高(粘度降低)又會(huì)導(dǎo)致剪切力(破碎作用)降低茎用。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),因此間接與炭黑在終制品中分散質(zhì)量有關(guān)轨功。所以旭斥,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)古涧。
3垂券、分布:通過(guò)提高加工溫度和降低體系粘度,使體系處于湍流條件下羡滑;以及延長(zhǎng)炭黑在加工設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間菇爪;可以使被潤(rùn)濕的炭黑粒子達(dá)到均衡分布。但是啄栓,在實(shí)際操作中娄帖,延長(zhǎng)停留時(shí)間將受到產(chǎn)量要求的限制。因此昙楚,對(duì)于塑料行業(yè)近速,通常在注朔機(jī)和擠出機(jī)中安裝魚(yú)雷頭、多孔板堪旧、剪切部件以及加設(shè)捏合段和采取其它設(shè)計(jì)措施削葱,以提高破碎作用和延長(zhǎng)停留時(shí)間。
4淳梦、內(nèi)聚力:由于炭黑粒子之間存在吸引力(偶析砸、氫鍵和靜電力),因此必須依靠外界能量來(lái)克服吸引力爆袍,才能達(dá)到分散目的首繁。炭黑的分散性和它的粒度分布有密切關(guān)系,粒度小的炭黑具有較大的比表面積陨囊,并且存在熱力學(xué)上的不穩(wěn)定性弦疮,從而容易產(chǎn)生再附聚作用。在實(shí)際操作中蜘醋,添加分散劑涂覆在炭黑粒子表面胁塞,從而降低炭黑粒子之間的內(nèi)聚力,有助于避免炭黑分散操作困難压语。
(二)啸罢、炭黑分散不良導(dǎo)致的主要后果
分散炭黑的目的是使炭黑在載體中處于一種膠體的分布狀態(tài),這種分布程度會(huì)直接影響到制品的色相胎食、黑度和遮蓋力扰才。炭黑的分散主要受制于三個(gè)因素:炭黑本身的特性;載體或分散介質(zhì)的類型;所使用的分散設(shè)備類型。在使用炭黑著色時(shí)厕怜,如果炭黑分散不良會(huì)導(dǎo)致以下方面的后果:
原創(chuàng)作者:上海依肯機(jī)械設(shè)備有限公司