炭黑的选购
客户选择用什么样的炭黑可以依次根据炭黑的下列技术指标来确定:pH值、吸油值、黑度/着色力、水份、筛余物、分散粒径和易分散性、多环芳烃、产品批次色差。
1.pH值
实验仪器:pH计,工业天平,分析天平,电热板
实验方法:GB/T 3780.7—2006
炭黑的pH值对应于产品的生产工艺,各种炭黑的PH值在2-10之间,它是不完全燃烧过程或热裂解中氧含量的反映,作为生产商,它是基本不变的,可用型式检验来检验。
作为使用方,必需了解配方中溶剂、树脂、分散剂对炭黑酸碱性的适应情况,不同的配方,炭黑的分散性、稳定性、黑度表现出很大的差异性,这是炭黑应用中首先要注意的问题。
2.吸油值
实验仪器:微量滴定管,分析天平
实验方法:GB/T 3780.2—2007
吸油值是炭黑结构高低的反映,炭黑生产工艺中的反应温度、反应时间、添加剂用量决定了炭黑的原生粒径和聚集体结构。
在炭黑应用中,吸油值是一个十分关键的指标,在液体类配方(如油漆、油墨、色浆)中,直接影响物料的粘度、返粗和稳定性,在橡胶、塑料类配方中,直接影响到炭黑的分散程度。
一般来讲,在液体类配方中,建议使用低吸油值炭黑,在橡胶、塑料类配方中,建议使用高吸油值炭黑。
3.黑度/着色力
实验仪器:平磨仪,分析天平,黑度仪Tint test 527
实验方法:GB/T 7048—2003/ GB/T 3780.6—2007
炭黑黑度/着色力分析方法,以4号亚麻仁油为介质,平磨仪为分散设备,实际上是以油墨应用为例的黑度判别标准,油漆应用可以基本参考,塑料应用中由于分散问题差别较大。
生产商可用这个方法较方便地控制产品的重复性,即批次之间的相同质量,应用商在了解炭黑产品黑度值的同时,应通过小样配方实验选定炭黑的品种和相应的黑度值,这主要是黑度
值受到炭黑在介质中的分散程度的影响较大。
另外,中低色素炭黑黑度和着色力有正比例关系,高色素黑度越黑,着色力越低。
4.水份
实验仪器:分析天平、烘箱
实验方法:GB/T 3780.8—2008
尽管色素炭黑结构稳定,无保质期要求,但色素炭黑产品表面积大,容易吸收空气中的水份。
一般来讲,低结构产品色素炭黑吸湿速度慢,水份含量随着贮存时间可从0.5%上升至2.0%,高结构产品色素炭黑吸湿速度快,水份含量随着贮存时间可从0.8%上升至5.0%,这对含水应用体系不会产生任何不利影响,但对有机无水体系会造成相当大的不利,会造成难研磨、发涨、气泡,甚至色浆的报废,所以,有机无水体系客户应向炭黑供应商提出保质期或包装要求,以确保色素炭黑的应用性能。
5.筛余物
实验仪器:分析天平、筛余物分析设备
实验方法:GB/T 3780.12—2007
炭黑筛余物是炭黑应用过程中重要的质量指标,它在砂磨过程中易堵塞滤网,需反复清洗,在三辊机上易损坏辊轴表面,在塑料、塑胶产品生产中易产生表面毛刺或气泡,炭黑中的筛余物是炭黑生产过程中产生的微颗粒杂质,主要有下列几种情况,金属离子:20-30ppm,铁锈:10-50000ppm,硬碳:30-3000 ppm,耐火材料:10-30 ppm。
一般炭黑的筛余物含量为10-500 ppm,炉法炭黑的筛余物主要为硬碳,混气法炭黑的筛余物主要为铁锈。
炭黑用户应根据产品质量要求选择低筛余物的色素炭黑。
6.分散粒径和易分散性
实验仪器:马尔文MS2000激光粒径仪,快手
实验条件:超声波功率12 端位移,转速250转/秒,分散剂:水
马尔文MS2000激光粒径仪可以分析炭黑的初始粒径和分散10秒后的粒径,从各种炭黑的对比数据可以看出炭黑的初始粒径和易分散性,这对炭黑用户选择品种有很好的指导意义。
虽然各种炭黑都可以通过分散设备使色素炭黑达到颜料应用的要求(1-20 um),但由于
用户的设备性能差异很大,有时,就对炭黑的分散粒径和易分散性提出了要求,一般来说,简易的分散设备要使用粉状及易分散性炭黑。
另外,快手设备可在相同的工艺条件下检测炭黑分散细度,比较不同炭黑的分散性能。
7.多环芳烃
实验仪器:GC-MS气相色谱质谱仪
实验步骤:用溶剂萃取后用GC-MS气相色谱质谱仪进行分析
色素炭黑产品是有含多环芳烃的油类经高温不完全燃烧或裂解而生产的,生产过程中会有极微量的多环芳烃残留,下游产品一般可按可食用、可接触、一般不接触来分类,要求炭黑供应商提供相应的炭黑多环芳烃控制标准,以满足下游客户的特别要求。
8.产品批次色差
实验仪器:平磨仪,展色仪,色差仪
实验步骤:平磨磨成墨浆,展色仪打成纸样,色差仪测色差。
国外颜料商在提供给客户颜料产品时,批次色差(△E)一般控制为小于1。
通过测量国内外的炭黑产品我们知道:黑度控制相差±1的炭黑,色差(△E)值能小于等于1,说明炭黑产品黑度须控制在±1,才能达到国际颜料色差控制水平,这对炭黑生产工艺控制提出了十分严格的要求,特别是对酸性炭黑生产工艺。
所以炭黑用户要对炭黑供应商提出稳定的黑度值要求。
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