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碳黑技術(shù)工藝(生產(chǎn)方法)
全球碳黑生產(chǎn)工藝一般為爐法、接觸法(主要為槽法和無(wú)槽氣法)和熱解法。我們正在使用的是**重要也是**常用的生產(chǎn)工藝--爐法和氣法。
所謂爐法就是在密閉的反應(yīng)爐中,將液烴原料(一般是煤焦油)噴射到燃燒的熱空氣和天然氣中,在高溫下經(jīng)熱氧化而分解,所生成碳黑的性能可以通過(guò)猝熄火焰來(lái)控制。然后,使用過(guò)濾系統(tǒng)把產(chǎn)成的顏料碳黑從氣煙中分離出來(lái)。爐法的特點(diǎn)是原材料的選擇范圍很廣,且生產(chǎn)出的碳黑的性能多種多樣。
而氣法即無(wú)槽氣法,是從槽法改進(jìn)而來(lái)的生產(chǎn)工藝。槽法是將固態(tài)烴(粗蒽)或液態(tài)烴(蒽油)經(jīng)氣化釜?dú)饣?,和可燃性氣體(一般使用天然氣,也使用焦?fàn)t煤氣或水煤氣)混合后作為原料,由環(huán)形布置的管網(wǎng)送入火房在槽鋼下的火嘴中高溫燃燒并經(jīng)槽鋼冷卻面收集生成碳黑的工藝。無(wú)槽氣法即火房不設(shè)槽鋼冷卻面的改進(jìn)工藝。這種工藝生產(chǎn)出來(lái)的顏料碳黑收率較爐法偏低,但原生粒子粒徑小,在黑度和著色力方面均有更好的表現(xiàn)。 在古時(shí)候,廣東色漿碳黑,廣東色漿碳黑,人 們焚燒動(dòng)植物油、松樹枝,廣東色漿碳黑,收集火煙凝成的黑灰,用來(lái)調(diào)制墨和黑色顏料。廣東色漿碳黑
分散的目的是使色素炭黑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布均勻,分散效果直接影響到色素炭黑的特性,還有制品的色相、黑度和遮蓋力等。色素炭黑分散不好會(huì)導(dǎo)致下面的狀況。
1、顏色強(qiáng)度不穩(wěn)定,黑度展現(xiàn)力度不夠,并且外觀色澤不好。
2、色素炭黑內(nèi)部分布不均勻,出現(xiàn)條紋。
3、在生產(chǎn)油墨過(guò)程中,色素炭黑分散不好直接會(huì)導(dǎo)致后期印刷質(zhì)量差。
4、擠出機(jī)的過(guò)濾篩網(wǎng)被堵塞,在擠出加工吹朔薄膜時(shí),未破碎的炭黑附聚物引起膜泡撕裂。
5、引起單絲和扁絲斷裂,制品機(jī)械強(qiáng)度降低。
同時(shí)要注意的是色素碳黑被研磨分散時(shí),粒子細(xì)度應(yīng)不大于15um。在有些涂料中,甚至要求低于5um。 廣東色漿碳黑與高結(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。
比表面積
可用BET(Brunauer-Enmet-Teller)即低溫氮吸附方法測(cè)定。也可用世界上通用的簡(jiǎn)捷的碘吸附方法。測(cè)定結(jié)果每克具有的表面積(㎡/g)。
粒徑
炭黑的原聲粒徑,它是通過(guò)電子顯微鏡測(cè)試的,是一定顆數(shù)粒徑的平均值
結(jié)構(gòu)
色素炭黑結(jié)構(gòu)是色素炭黑微粒子聚集體形成的鏈枝程度的表征值,它表示了色素炭黑內(nèi)部的空隙程度。通常以吸油值(DBP吸收值)表示。
黑度(反射率)
色素炭黑黑度通常以“反射率測(cè)定儀”測(cè)定的數(shù)據(jù)來(lái)表示,在大部分情況下也反映了該色素炭黑的原始粒徑,是衡量該色素炭場(chǎng)價(jià)格的重要參數(shù)之一。反射率越低,色素炭黑黑度越高,粒徑也越小。反之亦然。
著色力
是表示色素炭黑染色白體的能力,一般著色力高,其遮蓋性能好、測(cè)試方法按ASTM-3265進(jìn)行。
涂料用炭黑重要指標(biāo)四:炭黑光澤 當(dāng)炭黑粒徑減小或結(jié)構(gòu)提高時(shí)炭黑的吸油量增加,會(huì)使涂料的粘度提高,在同樣的炭黑濃度下,涂層表面自由漆料(成膜物質(zhì))減少,因此光澤降低。當(dāng)表面含氧基團(tuán)或揮發(fā)分增多時(shí),炭黑在連結(jié)料中的潤(rùn)濕性提高,粘度降低,涂層表面自由漆料增多,光澤將會(huì)提高。
涂料用炭黑重要指標(biāo)五:炭黑分散性和分散穩(wěn)定性 涂料用炭黑聚集體大小一般在20到數(shù)百納米之間,在漆料中不容易分散,炭黑在漆料中的分散下?tīng)顟B(tài),對(duì)涂料的性能影響很大。還有,炭黑在涂料特別是和其他顏料如鈦白粉等混合使用時(shí),由于其相對(duì)密度、聚集體直徑、形狀和表面化學(xué)性的不同,炭黑容易產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象,即影響涂料的分散穩(wěn)定性。 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)。
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。粉末表面積非常大,范圍從10~3000m2/g,是含碳物質(zhì)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。廣東色漿碳黑
隨著粒徑的減小,光散射程度降低。廣東色漿碳黑
1)燈黑生產(chǎn)工藝歷史上**早的炭黑生產(chǎn)法是燈黑生產(chǎn)工藝,在該工藝過(guò)程中,原料在直徑大至1.5 m的平坦的燃燒鐵盤上燃燒,含有炭黑的燃燒氣體由內(nèi)鋪有磚塊的排氣罩收集,然后通過(guò)彎管(彎折1/4)和通火管到達(dá)沉積的裝置。為了控制所產(chǎn)炭黑的特性,應(yīng)當(dāng)保證在燃燒盤和排氣罩之間的間隙附近,原料主要作不完全燃燒。而在稍進(jìn)管道里面,燃燒在氧氣不足下發(fā)生熱烈解,因而形成較大的炭黑顆粒,由于這些原因,組成較寬范圍的粒徑分布,主要特征為顆粒粗大。由于在燃燒盤和排氣罩間隙間形成的顆粒只有小部分能與空氣中的氧份接觸,因此這些炭黑只有少量的表面氧化物,相應(yīng)的pH值呈中性,并且揮發(fā)份極少。廣東色漿碳黑
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