超纯炭黑中的概念常识问题

维状聚集体。颜色、粒径、相对密度，均随所用原料和生产方法的不同而有所差异。槽法炭黑偏向酸性，炉法炭黑偏向碱性。具有较高的绝热能力。 制法：炭黑的生产方法分为――槽黑，炉黑，滚黑，灯黑，乙炔黑等。 用途：1.橡胶工业 作为补强填充剂。2.油漆油墨工业 用作油漆油墨的着色颜料。3.黑色纸张制造 如照相材料的包装用纸和无线电器材使用的具有高导电性炭黑制造的黑色纸制品。4.复写纸和打字带 用于要求深黑的颜色并能存留在载体上。5.塑料着色、墨水、留声机唱片、鞋油、油漆布、皮革涂料、有色水泥、电极、电刷、干电池等方面。 碳黑的特性与应用选择：

一、黑度与粒径

黑度直接与炭黑的粒径相关，粒径越小，比表面积愈大，炭黑的黑度越高。这是因为尽管原生粒子已熔合成原生聚集体，但是其比表仍能起作用，原生粒子细，则凝聚体的比表面积越大。所显现的颜色更黑，防紫外线作用更佳。由于细粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高，所以着色力更强。但是当粒径减小时，由于蓝光被优先吸收，为此色调变成棕相。

细微原生粒子赋予炭黑更大的比表面积，同时增加分散难度，一般通过表面处理可调整润湿性和改善分散性。 炭黑粒径比表面积和性能关系 高比表面

性能

积小粒径

低比表面

性能

积 大粒径

高比表面

低比表面积大粒径 积小粒径

主色着色

更深 更浅 更高 更低

黑度 性 粘 导电

更高 更低 更高 更低

度 性 紫外光吸收

更好 更差 分散 更难 更易

成

更高 更低 本

润湿 更慢 更快

二、结构

炭黑粒子不仅以原生粒子形式存在，而且在生产熔结成凝聚体。这种凝聚体是由原生粒子经化学键结合。在凝聚过程中，由大量链枝的原生凝聚体构成的炭黑称为高结构炭黑。而原生凝聚体由较少链枝原生粒子组成的炭黑，则称为低结构炭黑。见下图：

高结构

低结构

炭黑的结构即炭黑聚集体的形态，一般链枝越多越密其结构越高，反之则结构越低，炭黑结构对性能的影响，见下表：炭黑结构对性能的影响 性能 分散 润湿 光泽

三、表面化学性

炭黑的生产方法不同其表面化学性能各异。炭黑表面具有不同的含氧官能团（如羧基、内脂基、酚基、羰基等）。一般含氧官能团高的炭黑，挥发份高，其色调可调性能好，其流动度也较高。炭黑样品加热至825±25oC后以百份重量损失表示炭黑挥发份。炭黑含氧基因越多，挥发份也越大。 四、吸湿性和密度

炭黑是一种表面积大的物质，因此有一定的吸湿性。中炭黑的吸湿量主要由表面积大小来决定。可加强措施，尤其在包装、贮存和运输的过程采取办法以减少产品的吸湿性。因为水分（吸湿量）过高会对加工过程带来麻烦，所以要求对某些品种炭黑有特殊包装。

粉状的色素炭黑还是粒状的色素炭黑用于给定的塑料掺混物取决于分散的类型和树脂的特性，但加工能力也是很重要的因素，目前多数分散设备都能发挥剪切力，足以将粒状分散均匀。

炭黑在塑料行业中的应用在选择之前，必须确定其用途，例如用于着色、防紫外光、或导电等等。 一、着色用炭黑

色素炭黑一般都能较好的给塑料着色，可根据着色特性或物化性能选用色素炭黑，着色用炭黑的品种的选择基本上都是随成品必须达到的黑度而定。 用极细的色素炭黑可以完成黑度要求特别高的着色； PE垃圾袋，塑料袋，电缆材料之类产品只需中等水平黑度，可以用比表面积较低，结构较高的炭黑品种；塑料调色时，炭黑称量和配料时出现的微小误差，均会导致明显的色差，因此，宜采用粒径较大，着色力较差的低色素炭黑，这样炭黑用量可以稍大，称量误差相对小些，并有分散性较好、价格较低的优点。 对于灰色塑料，采用细粒色素炭黑往往呈现棕相灰色，而采用粗粒子色素炭黑可产生蓝相灰色。

与其它有机颜料相比，炭黑除分散较困难外，其他性能均较好。科学的炭黑配合量，可提供较好的抗静电或导电性。 炭黑基本上是无毒的，但较易飞扬和污染，故常以色母粒形式供塑料行业使用，在消除污染的同时也改善了炭黑在塑料中的分散。

高结构 更易 更慢 更低

低结构 更难 更快 更高 更高

性能 导电性 粘度 填充量 着色力

高结构 更高 更高 更低 更低

低结构 更低 更低 更高 更高

主色黑度 更低

炭黑作为塑料用颜料，常用的剂型有粉状和粒状。粒状炭黑飞扬较少，但分散较难，故在塑料着色中采用粉状炭黑。

二、紫外线防护性的应用

炭黑在塑料工业中用途之一是防紫外光老化，由于炭黑有较高的吸光性，因而能有效的防止塑料受阳光照射而产生光氧化降解。炭黑作为紫外光稳定剂在塑料中所起的作用有：把光能转化为热能；保护塑料表面而免遭一定波长的射线照射；截取原子团而产生防老化作用，从而阻止催化降解。紫外线对聚烯烃特别有害，试验证明当一定细度的炭黑的浓度为百分之二时可以达到完美的紫外线屏蔽作用。

炭黑对塑料的紫外线老化的防护作用，取决于炭黑的粒径、结构和表面化学性。 炭黑的粒径较小时，因表面积增大，其吸收光或遮光能力增加，故紫外线防护作用增强，但粒径小于20nm，其防护作用趋于同一水平， 原因是当粒径过小时，逆向散射减小，而继续向前的光会威胁聚合物的稳定性。

结构较低，即聚集体尺寸较小时，因聚集体几何体积较小，会增强对聚合物的防护作用，这也是结构较低的炭黑较黑的原因。 炭黑表面含氧基团较多，即挥发份较高时，能消除聚合物分解时产生的基因，因此防护作用也增强。 三、油墨涂料行业的应用：

油墨所用碳黑主要是槽法（CHANNEL）碳黑和炉法碳黑，其中炉法是主要的生产方法，黑度高，价廉，级数多，不过其表面活性低，要进行表面处理（表面氧化）以提高表面活性。槽法碳黑，用在油墨中是最好的，因其表面活性高，亮度也高。但又因其产能低，价格相对较高。在所有的颜料当中，碳黑是最难磨的，因些选择上也是有相当难度的。碳黑的主要技术指标：比表面积，比表面积越大黑度越高，易浸润、易分散但易聚集，；粒径，粒径小，比表面积大，越黑但易显红相，粒径大则易分散显兰相；吸收值（DBP吸收值），其值高则碳黑结构高，粘度高，着色力低，光泽度低；着色力，是表示碳黑染色白体的能力；挥发分，是碳黑表面吸附含氧官能团（羟基、酯基、羧基等）的含量，它是碳黑表面化学性质的表现，和PH值有相关性，表面处理程度高的其憎水性增强，吸潮性降低；PH值，一般炉法碳黑呈碱性，只有经过表面处理后其值才在3～5之间且挥发分较高。筛选碳黑，要从整个油墨系统着手，即哪几个指标是起决定作用的，综合考虑，以达到最佳效果。国外碳黑厂商有美国卡博特（cabot）、德国德固塞(dugussu)，日本的三菱，日本的DIC等；国内有上海焦化、辽宁抚顺和丹东、河南奇昌、天津大港、福建南平等。一体机油墨要求细度很小，10um以下的细度，色相显红棕色相，需加入兰颜料以补色，达到从肉眼看更黑更柔和的感觉。一般加入碳黑量7%左右的酞菁蓝。红色颜料主要是选金光红、大红等。红色颜料的吸潮性很高，在使用中要注意这点，吸潮饱和的油墨光泽度很低，表面暗淡。

上海焦化特种碳黑技术指标

上特\牌特种炭黑产品介绍

“上特\牌特种炭黑同比进口炭黑指标 黑着吸油挥发加PH 流灰应 用 度 色值 分 热动份 力 减度 量 上焦特14 120 1.10 6.0 5.0 2.5 22 0.5 具有高黑黑 度、高纯度,用于特殊领域制品; 上焦特14 110 0.90 18.0 6.0 2.0 28 0.5 具有卓越黑-1# 黑度，良迪高沙14 107 1.10 17.0 - 2.5 24 0.5 好的稳定性、流动FW-200 卡博特16 109 0.90 9.0 - - - - 性，适用于高档黑1400 漆、丙烯酸汽车面漆、特种涂料、高档工程塑料； 上焦18 115 1.05 6.0 5.8 3.0 21 0.1 黑度高，C111 适用于深迪高沙16 117 1.20 6.0 - 3.0 - 0.5 黑色涂料、优质FW-1 卡博特18 135 0.70 2.0 - - - - 塑料及合成纤维调1100 色，唱片、深色皮革制品； 上焦20 115 1.04 6.5 6.0 3.0 23 0.1 适用于深C121 黑色涂迪高沙20 122 0.30 5.0 - 4.5 - 0.2 料、高档高 色 素