黑的生產工藝不同,,則表面的化學性能也有差別。大多數(shù)炭黑的真實表面積大于由粒徑計算出的幾何表面積,。這是由于炭黑特別是粒徑小于25nm的炭黑表面存在許多微孔,。
據(jù)分析,可在炭黑表面檢測如酚基,、醌基,、羧基等基團,這些酸性基團濃度在氣黑和氧化爐黑的表面特別高,。在爐黑中可檢測到吡喃酮結構,,這種結構決定了爐黑的堿性性質。揮發(fā)份含量可判斷表面官能團的濃度,,也可測得炭黑的極性,。另外由于炭黑的表面積較大,容易吸附揮發(fā)份環(huán)境中的水分,,所以炭黑在運輸,,貯存及使用過程中要特別注意吸濕問題。
大部分都是探討導電粒子接觸的幾何學研究,。該理論認為,,炭黑填充量越大,處于分散狀態(tài)的炭黑粒子或炭黑粒子集合體的密度也越大,,粒子間的平均距離越小,,相互接觸的幾率越高,炭黑粒子或炭黑粒子集合體形成的導電通路也越多,。不同極性的高聚物與炭黑組成共混體系的極性越大,,炭黑臨界體積分數(shù)就越大,意味著體系的導電性下降,,因為炭黑表面含有很強的極性基團,,基體極性大,作用增強,,這時強度增加,,卻妨礙導電粒子自身的凝集,以致導電性差,。但是在多組分基體樹脂與炭黑組成的共混體系中,,由于不同基體的極性不同,填充炭黑會產生偏析現(xiàn)象,這時導電性能取決于炭黑粒子在偏析相中的濃度和分布狀態(tài),,還取決于偏析相高聚物所占比例,。
黑度
黑度是指炭黑所具有的黑色呈現(xiàn)強度。炭黑作著色時,,黑度主要基于對光的吸收,,對于特定濃度的炭黑,炭黑越細小,,則光吸收程度越高,。黑度除了受炭黑內部的光吸收外,也受由于粒子表面幾何機構的影響而產生了具有增亮效應的光散射,,這會降低黑度,。隨著粒徑的減小,光散射程度降低,。只有對于很細的炭黑,,提高炭黑的濃度才能提高黑度,對于粗大的炭黑,,具支配因素的光散射程度因炭黑數(shù)增加而提高,,黑度反而相應降低。
著色強度
著色強度可以理解為抵消白色顏料增白能力的效果,。著色強度也是隨著原生粒子的粒徑減小和結構的減小而提高,。
色調
“炭黑粒子”的光散射程度,隨著粒徑的減小而降低,,除了影響增光效應,,也影響色調,原因如下: 當可將光穿過一主色為黑色的著色層時,,短波的藍光比長波的紅光的散射效應更強烈,。炭黑越細,這種效應越顯著,。紅光成分由于散射損失較小,,因此進入著色層的深度大一些。藍光總體散射強烈,,在相反方向,,即后方的散射也強烈,于是又從著色層中反射出來,。當觀察反射過程時,,經細炭黑著色的出現(xiàn)藍調,會給人黑度更高的感覺,。如果炭黑粗大,,則相應地呈現(xiàn)棕調。當觀察透射過程時,相同的著色層(不完全透明的薄膜)的色調關系正好相反,,隨著粒徑的減小,,散射較強的藍光穿過著色層的深度較小,即藍光穿過著色層至另一面成分較少,,從另一面穿出來,。因此,由于在觀察的那一面缺少藍光成分,,著色層在透射過程中觀察時,,便呈現(xiàn)棕調,。當以鈦調灰(灰調)時的情形,,與在透射過程中觀察主色的著色狀況相似,光線在含有黑色顏料塑料片中的白顏料中來回散射,,越小粒徑的炭黑,,會使可見光內藍光的散射越強,因此較多其余的紅光部分便透射過來,,呈現(xiàn)出帶黃調的灰色,,相反地,如著色時用粗粒徑的炭黑,,尤其是較為粗大的燈黑,,則會得到帶藍調的灰色。
分散性
顏料黑越細,,炭黑聚集體之間接觸點便越多,,結果它們之間內聚力越強,當把顏料黑摻入料,,即開始進行始炭黑均勻分布時,,則對分散要作的功便大,以把炭黑粒子分隔開來,,終達到的黑度和著色,。與高結構炭黑相比,低結構炭黑較有可能達到高的濃度,,但在分散過程中卻因此需要較大分散力,。炭黑的分散性能受結構程度的影響,由于高結構炭黑具有良好的分散性能,,所以其著色強度也就自然較強,。
在使用粉狀炭黑時,會出現(xiàn)分散及令人頭疼的灰塵問題,,因此,,可使用母粒或漿狀物。
預制炭黑的價格要比單純使用顏料黑要高,,但若考慮到清潔的工序,、高的效率及技術少的優(yōu)點,炭黑制劑是有其價值的,。
光穩(wěn)定性
光會使塑料老化,,尤其是陽光中的紫外線會加速塑料的老化。在配合運用有機紫外光吸收劑和抗氧化劑可使壽命延長,。然而顏料黑仍然被認為的紫外線穩(wěn)定劑,。
顏料黑作為紫外光吸收劑,主要用作延長塑料制品在戶外使用壽命,。
濃度為0.5%的小粒徑炭黑(20 nm)與2%的相對粗粒徑的炭黑(95 nm)差不多具有同樣的光保護作用
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