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炭黑

　　炭黑：carbon black

　　一種無定形碳。輕、松而極細(xì)的黑色粉末，比表面積非常大，范圍從10-3000m2/g（使用北京金埃譜科技生產(chǎn)的全自動(dòng)F-Sorb 2400比表面積儀BET方法測試），是有機(jī)物（天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物。比重1.8-2.1 由天然氣制成的稱“氣黑”，由油類制成的稱“燈黑”，由乙炔制成的稱“乙炔黑”。此外還有“槽黑”“爐黑”。按炭黑性能區(qū)分有“補(bǔ)強(qiáng)炭黑”、“導(dǎo)電炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中國墨、油墨、油漆等，也用于做橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑。炭黑比表面積研究是非常重要的，炭黑的比表面積檢測數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測出來的結(jié)果才是真實(shí)可靠的，國內(nèi)有很多儀器只能做直接對比法的檢測，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)被淘汰了。目前國內(nèi)外比表面積測試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法，國內(nèi)外制定出來的比表面積測定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測試方法為基礎(chǔ)的，請參看我國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間，如果測試過程沒有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，那測試人員就時(shí)刻都不能離開，并且要高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會(huì)導(dǎo)致測試過程的失敗，這會(huì)浪費(fèi)測試人員很多的寶貴時(shí)間。真正完全自動(dòng)化智能化比表面積測試儀產(chǎn)品，才符合測試儀器行業(yè)的國際標(biāo)準(zhǔn)，同類國際產(chǎn)品全部是完全自動(dòng)化的，人工操作的儀器國外早已經(jīng)淘汰。真正完全自動(dòng)化智能化比表面積分析儀產(chǎn)品，將測試人員從重復(fù)的機(jī)械式操作中解放出來，大大降低了他們的工作強(qiáng)度，培訓(xùn)簡單，提高了工作效率。真正完全自動(dòng)化智能化比表面積測定儀產(chǎn)品，大大降低了人為操作導(dǎo)致的誤差，提高測試精度。國內(nèi)幾家生產(chǎn)比表面積測定儀廠商中，只有北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉Ρ确ǎ匾?/span>北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是迄今為止國內(nèi)唯一完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測設(shè)備，其測試結(jié)果與國際一致性很高，穩(wěn)定性也很好，同時(shí)減少人為誤差，提高測試結(jié)果精確性。具體標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)信息可以登陸相關(guān)網(wǎng)站查

　　色素炭黑特性與應(yīng)用關(guān)系·

　　一、黑度與粒徑

　　黑度直接與炭黑的粒徑相關(guān)，粒徑越小，比表面積愈大，炭黑的黑度越高。這是因?yàn)楸M管原生粒子已熔合成原生聚集體，但是其比表仍能起作用，原生粒子細(xì)，則凝聚體的比表面積越大。所顯現(xiàn)的顏色更黑，防紫外線作用更佳。由于細(xì)粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高，所以著色力更強(qiáng)。但是當(dāng)粒徑減小時(shí)，由于藍(lán)光被優(yōu)先吸收，為此色調(diào)變成棕相。

　　細(xì)微原生粒子賦予炭黑更大的比表面積，同時(shí)增加分散難度，一般通過表面處理可調(diào)整潤濕性和改善分散性。

　　炭黑粒徑比表面積和性能關(guān)系

　　性能 高比表面積小粒徑低比表面積大粒徑性能 高比表面積小粒徑低比表面積大粒徑  

　　主色黑度 更深 更淺 著色性 更高 更低

　　粘度 更高 更低 導(dǎo)電性 更高 更低

　　紫外光吸收 更好 更差 分散 更難 更易

　　潤濕 更慢 更快 成本 更高 更低

　　二、結(jié)構(gòu)

　　炭黑粒子不僅以原生粒子形式存在，而且在生產(chǎn)熔結(jié)成凝聚體。這種凝聚體是由原生粒子經(jīng)化學(xué)鍵結(jié)合。在凝聚過程中，由大量鏈枝的原生凝聚體構(gòu)成的炭黑稱為高結(jié)構(gòu)炭黑。而原生凝聚體由較少鏈枝原生粒子組成的炭黑，則稱為低結(jié)構(gòu)炭黑。

　　高結(jié)構(gòu) 低結(jié)構(gòu)

　　炭黑的結(jié)構(gòu)即炭黑聚集體的形態(tài)，一般鏈枝越多越密其結(jié)構(gòu)越高，反之則結(jié)構(gòu)越低，炭黑結(jié)構(gòu)對性能的影響，

　　炭黑結(jié)構(gòu)對性能的影響

　　性能 高結(jié)構(gòu) 低結(jié)構(gòu) 性能 高結(jié)構(gòu) 低結(jié)構(gòu)

　　分散 更易 更難 導(dǎo)電性 更高 更低

　　潤濕 更慢 更快 粘度 更高 更低

　　主色黑度 更低 更高 填充量 更低 更高

　　光澤 更低 更高 著色力 更低 更高

　　三、表面化學(xué)性

　　炭黑的生產(chǎn)方法不同其表面化學(xué)性能各異。炭黑表面具有不同的含氧官能團(tuán)（如羧基、內(nèi)脂基、酚基、羰基等）。一般含氧官能團(tuán)高的炭黑，揮發(fā)份高，其色調(diào)可調(diào)性能好，其流動(dòng)度也較高。炭黑樣品加熱至825±25oC后以百份重量損失表示炭黑揮發(fā)份。炭黑含氧基因越多，揮發(fā)份也越大。

　　四、吸濕性和密度

　　炭黑是一種表面積大的物質(zhì)，因此有一定的吸濕性。中炭黑的吸濕量主要由表面積大小來決定。可加強(qiáng)措施，尤其在包裝、貯存和運(yùn)輸?shù)倪^程采取辦法以減少產(chǎn)品的吸濕性。因?yàn)樗郑ㄎ鼭窳浚┻^高會(huì)對加工過程帶來麻煩，所以要求對某些品種炭黑有特殊包裝。

　　粉狀的色素炭黑還是粒狀的色素炭黑用于給定的塑料摻混物取決于分散的類型和樹脂的特性，但加工能力也是很重要的因素，目前多數(shù)分散設(shè)備都能發(fā)揮剪切力，足以將粒狀分散均勻。

　　·炭黑在塑料行業(yè)中的應(yīng)用·

　　在選擇之前，必須確定其用途，例如用于著色、防紫外光、或?qū)щ姷鹊取?/span>

　　一、著色用炭黑

　　色素炭黑一般都能較好的給塑料著色，可根據(jù)著色特性或物化性能選用色素炭黑，著色用炭黑的品種的選擇基本上都是隨成品必須達(dá)到的黑度而定。用極細(xì)的色素炭黑可以完成黑度要求特別高的著色； PE垃圾袋，塑料袋，電纜材料之類產(chǎn)品只需中等水平黑度，可以用比表面積較低，結(jié)構(gòu)較高的炭黑品種；塑料調(diào)色時(shí)，炭黑稱量和配料時(shí)出現(xiàn)的微小誤差，均會(huì)導(dǎo)致明顯的色差，因此，宜采用粒徑較大，著色力較差的低色素炭黑，這樣炭黑用量可以稍大，稱量誤差相對小些，并有分散性較好、價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)。

　　對于灰色塑料，采用細(xì)粒色素炭黑往往呈現(xiàn)棕相灰色，而采用粗粒子色素炭黑可產(chǎn)生藍(lán)相灰色。

　　與其它有機(jī)顏料相比，炭黑除分散較困難外，其他性能均較好。科學(xué)的炭黑配合量，可提供較好的抗靜電或?qū)щ娦浴?/span>

　　炭黑基本上是無毒的，但較易飛揚(yáng)和污染，故常以色母粒形式供塑料行業(yè)使用，在消除污染的同時(shí)也改善了炭黑在塑料中的分散。

　　炭黑作為塑料用顏料，常用的劑型有粉狀和粒狀。粒狀炭黑飛揚(yáng)較少，但分散較難，故在塑料著色中采用粉狀炭黑。

　　二、紫外線防護(hù)性的應(yīng)用

　　炭黑在塑料工業(yè)中用途之一是防紫外光老化，由于炭黑有較高的吸光性，因而能有效的防止塑料受陽光照射而產(chǎn)生光氧化降解。炭黑作為紫外光穩(wěn)定劑在塑料中所起的作用有：把光能轉(zhuǎn)化為熱能；保護(hù)塑料表面而免遭一定波長的射線照射；截取原子團(tuán)而產(chǎn)生防老化作用，從而阻止催化降解。紫外線對聚烯烴特別有害，試驗(yàn)證明當(dāng)一定細(xì)度的炭黑的濃度為百分之二時(shí)可以達(dá)到完美的紫外線屏蔽作用。

　　炭黑對塑料的紫外線老化的防護(hù)作用，取決于炭黑的粒徑、結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性。

　　炭黑的粒徑較小時(shí)，因表面積增大，其吸收光或遮光能力增加，故紫外線防護(hù)作用增強(qiáng)，但粒徑小于20nm，其防護(hù)作用趨于同一水平，原因是當(dāng)粒徑過小時(shí)，逆向散射減小，而繼續(xù)向前的光會(huì)威脅聚合物的穩(wěn)定性。

　　結(jié)構(gòu)較低，即聚集體尺寸較小時(shí)，因聚集體幾何體積較小，會(huì)增強(qiáng)對聚合物的防護(hù)作用，這也是結(jié)構(gòu)較低的炭黑較黑的原因。

　　炭黑表面含氧基團(tuán)較多，即揮發(fā)份較高時(shí)，能消除聚合物分解時(shí)產(chǎn)生的基因，因此防護(hù)作用也增強(qiáng)。

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