黑的生產(chǎn)工藝不同,,則表面的化學(xué)性能也有差別,。大多數(shù)炭黑的真實(shí)表面積大于由粒徑計(jì)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(cè)如酚基、醌基,、羧基等基團(tuán),,這些酸性基團(tuán)濃度在氣黑和氧化爐黑的表面特別高。在爐黑中可檢測(cè)到吡喃酮結(jié)構(gòu),,這種結(jié)構(gòu)決定了爐黑的堿性性質(zhì),。揮發(fā)份含量可判斷表面官能團(tuán)的濃度,也可測(cè)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(yùn)輸,,貯存及使用過(guò)程中要特別注意吸濕問(wèn)題,。
大部分都是探討導(dǎo)電粒子接觸的幾何學(xué)研究。該理論認(rèn)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(dǎo)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?jǐn)?shù)就越大,,意味著體系的導(dǎo)電性下降,因?yàn)樘亢诒砻婧泻軓?qiáng)的極性基團(tuán),,基體極性大,,作用增強(qiáng),這時(shí)強(qiáng)度增加,,卻妨礙導(dǎo)電粒子自身的凝集,,以致導(dǎo)電性差。但是在多組分基體樹(shù)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(huì)產(chǎn)生偏析現(xiàn)象,這時(shí)導(dǎo)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(qiáng)度。炭黑作著色時(shí),,黑度主要基于對(duì)光的吸收,,對(duì)于特定濃度的炭黑,炭黑越細(xì)小,,則光吸收程度越高,。黑度除了受炭黑內(nèi)部的光吸收外,也受由于粒子表面幾何機(jī)構(gòu)的影響而產(chǎn)生了具有增亮效應(yīng)的光散射,,這會(huì)降低黑度。隨著粒徑的減小,,光散射程度降低,。只有對(duì)于很細(xì)的炭黑,提高炭黑的濃度才能提高黑度,,對(duì)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(yīng)降低,。
著色強(qiáng)度
著色強(qiáng)度可以理解為抵消白色顏料增白能力的效果,。著色強(qiáng)度也是隨著原生粒子的粒徑減小和結(jié)構(gòu)的減小而提高。
色調(diào)
“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(yīng),,也影響色調(diào),原因如下: 當(dāng)可將光穿過(guò)一主色為黑色的著色層時(shí),,短波的藍(lán)光比長(zhǎng)波的紅光的散射效應(yīng)更強(qiáng)烈,。炭黑越細(xì),這種效應(yīng)越顯著,。紅光成分由于散射損失較小,,因此進(jìn)入著色層的深度大一些。藍(lán)光總體散射強(qiáng)烈,,在相反方向,,即后方的散射也強(qiáng)烈,于是又從著色層中反射出來(lái),。當(dāng)觀察反射過(guò)程時(shí),,經(jīng)細(xì)炭黑著色的出現(xiàn)藍(lán)調(diào),會(huì)給人黑度更高的感覺(jué),。如果炭黑粗大,,則相應(yīng)地呈現(xiàn)棕調(diào)。當(dāng)觀察透射過(guò)程時(shí),,相同的著色層(不完全透明的薄膜)的色調(diào)關(guān)系正好相反,,隨著粒徑的減小,散射較強(qiáng)的藍(lán)光穿過(guò)著色層的深度較小,,即藍(lán)光穿過(guò)著色層至另一面成分較少,,從另一面穿出來(lái)。因此,,由于在觀察的那一面缺少藍(lán)光成分,,著色層在透射過(guò)程中觀察時(shí),便呈現(xiàn)棕調(diào),。當(dāng)以鈦調(diào)灰(灰調(diào))時(shí)的情形,,與在透射過(guò)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(lái)回散射,,越小粒徑的炭黑,,會(huì)使可見(jiàn)光內(nèi)藍(lán)光的散射越強(qiáng),因此較多其余的紅光部分便透射過(guò)來(lái),,呈現(xiàn)出帶黃調(diào)的灰色,,相反地,如著色時(shí)用粗粒徑的炭黑,,尤其是較為粗大的燈黑,,則會(huì)得到帶藍(lán)調(diào)的灰色,。
分散性
顏料黑越細(xì),炭黑聚集體之間接觸點(diǎn)便越多,,結(jié)果它們之間內(nèi)聚力越強(qiáng),,當(dāng)把顏料黑摻入料,即開(kāi)始進(jìn)行始炭黑均勻分布時(shí),,則對(duì)分散要作的功便大,,以把炭黑粒子分隔開(kāi)來(lái),終達(dá)到的黑度和著色,。與高結(jié)構(gòu)炭黑相比,低結(jié)構(gòu)炭黑較有可能達(dá)到高的濃度,,但在分散過(guò)程中卻因此需要較大分散力,。炭黑的分散性能受結(jié)構(gòu)程度的影響,由于高結(jié)構(gòu)炭黑具有良好的分散性能,,所以其著色強(qiáng)度也就自然較強(qiáng),。
在使用粉狀炭黑時(shí),會(huì)出現(xiàn)分散及令人頭疼的灰塵問(wèn)題,,因此,,可使用母粒或漿狀物,。
預(yù)制炭黑的價(jià)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(shù)少的優(yōu)點(diǎn),,炭黑制劑是有其價(jià)值的,。
光穩(wěn)定性
光會(huì)使塑料老化,尤其是陽(yáng)光中的紫外線會(huì)加速塑料的老化,。在配合運(yùn)用有機(jī)紫外光吸收劑和抗氧化劑可使壽命延長(zhǎng),。然而顏料黑仍然被認(rèn)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(zhǎng)塑料制品在戶(hù)外使用壽命,。
濃度為0.5%的小粒徑炭黑(20 nm)與2%的相對(duì)粗粒徑的炭黑(95 nm)差不多具有同樣的光保護(hù)作用
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