炭黑分散過程與機理
炭黑廠家介紹:分散炭黑首先要了解炭黑顏料的分散機理。
眾所周知,炭黑是一種難以分散的顏料,所以炭黑比其他顏料更需要分散在載體中。盡管幾乎所有用戶的炭黑或多或少掌握了一些技能有效的炭黑的分散,但對炭黑的分散過程和機制相對較弱,所以有必要做一個簡短的描述炭黑的分散過程和機制。
炭黑顏料的分散過程及機理:
炭黑的分散是一個物理過程,其中有許多獨立的子過程。當(dāng)炭黑分散在另一種介質(zhì)中時,實際上意味著炭黑粉中的吸附劑被分解成更小的顆粒,并被介質(zhì)潤濕。炭黑的分散過程還伴隨著炭黑顆粒的隨機均勻分布過程。如果介質(zhì)粘度較低,分散的炭黑顆粒由于顆粒之間的相互吸引容易聚集,即所謂顏料顆粒的再聚合。這種影響會降低炭黑的著色強度。為了防止再聚合的發(fā)生,需要穩(wěn)定炭黑的分散狀態(tài)。
炭黑的分散過程可分為以下幾個階段:
1、破碎:由于商品級炭黑顏料通常細(xì)度(45μm)遠(yuǎn)不能滿足下游領(lǐng)域的要求,所以在使用炭黑時需要對炭黑進行破碎分散操作,只有將炭黑破碎分散到一定細(xì)度范圍內(nèi),以使炭黑著色性能或其他所需性能充分發(fā)揮出來。例如,擠出機、捏合機、三輥機、混合機、高混機、球磨機、砂磨機等的操作,都是顏料破碎過程。炭黑作為一種顏料,其破碎程度也與其自身顆粒的“牢度”有關(guān)。
2.潤濕:游離炭黑顆粒表面與周圍介質(zhì)之間的相互作用是炭黑潤濕的重要因素。炭黑潤濕的能源關(guān)系可以用熱力學(xué)定律來解釋,在炭黑的表面張力和表面能潤濕熱的重要輔助參數(shù),炭黑粉的潤濕過程和聚合物也可以從動力學(xué)的角度描述。潤濕時間不僅與炭黑粉的孔隙率和幾何結(jié)構(gòu)有關(guān),而且隨介質(zhì)粘度的變大而變大,隨潤濕張力的變大而減小。在實際條件下,溫度的升高會加速潤濕過程,但溫度的升高(粘度的降低)會導(dǎo)致剪切力的降低(破碎)。潤濕性體積可以作為衡量碳黑洞體積或填充密度的指標(biāo),它與炭黑的相對著色強度密切相關(guān),因此它與炭黑產(chǎn)品中的分散質(zhì)量間接相關(guān)。因此,在實際操作中,為了提高炭黑的分散性,經(jīng)常在介質(zhì)中摻入低分子量的添加劑(如增稠劑或粘度促進劑)。
3、分布:通過提高加工溫度和降低體系粘度,使體系處于紊流狀態(tài);并延長炭黑在加工設(shè)備中的停留時間;濕法炭黑顆粒分布較均勻。但實際上,延長的停留時間將受到生產(chǎn)要求的限制。因此,對于塑料行業(yè)來說,通常在裝料機和擠出機中安裝魚雷頭、多孔板、剪切件、捏合段等設(shè)計措施,以提高粉碎效果,延長停留時間。