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碳黑(carbon black),又名炭黑,是一種無(wú)定形碳。輕、松而極細(xì)的黑色粉末,表面積非常大,范圍從10~3000m2/g,是含碳物質(zhì)(煤、天燃?xì)?、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。若兩種分散劑配伍性不好則會(huì)出現(xiàn)分散劑相互反應(yīng)交聯(lián),造成體系不穩(wěn)定,即浮色發(fā)花現(xiàn)象。比重1.8-2.1。由天燃?xì)庵瞥傻姆Q“氣黑”,由油類制成的稱“燈黑”,由風(fēng)煤制成的稱“風(fēng)煤黑”。此外還有“槽黑”、“爐黑”。
炭黑的結(jié)構(gòu)性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來(lái)表示的。由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝聚體中的粒子數(shù)量構(gòu)成的凝聚體組成的炭黑稱為高結(jié)構(gòu)炭黑。由于生產(chǎn)工藝的不同,通過(guò)不同的工藝條件可得到各種性質(zhì)不同的產(chǎn)品。粒徑分布寬的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能賦予聚合物導(dǎo)電性,并用統(tǒng)計(jì)方法解釋這個(gè)現(xiàn)象。粒徑分布寬的炭黑,少數(shù)大直徑粒子需要數(shù)目巨大,直徑更小的粒子給予補(bǔ)償,相同平均粒徑分布寬的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子總數(shù)。
炭黑的生產(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。炭黑在兩種體系的混合及可能出現(xiàn)的問(wèn)題,由于色漿在乳膠漆中的使用是兩種分散體系的混合,色漿中的著色物質(zhì)—顏料在表面活性劑A的作用下,分散在水中。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)。
炭黑光穩(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)紫外光吸收劑和防止氧化劑可使壽命延長(zhǎng)。通常情況下炭黑的原始粒徑小、結(jié)構(gòu)低、揮發(fā)份低分散困難,反之則相對(duì)輕易些。然而顏料黑仍然被認(rèn)為是較好的紫外線穩(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。