第一节 炭黑在塑料中的着色作用
炭黑作为着色剂在塑料中有两种用途。一是使用炭黑来制造黑色塑料:二是使用炭黑用以改进由其他也颜料赋予的颜色，或称之为调色。这两种用途有赖于炭黑和光相互作用能力的不同方面。
炭黑在着色性应用方面，首要的属性是其分散相的黑度，黑度是粒径(表面积)、聚集体尺寸(着色强度或斯托克直径)和分散度的复杂函数。粒径较细，表面积较大，吸收光的能力就较强，受光照射时，使光向前的正向散射就更有效。第二个重要属性是其底色(或称主色)， 它是作为光波长函数的散射和吸收效率的复杂函数。对塑料用炭黑来说底色应在蓝色和蓝/棕色之间。
炭黑在着色性用途中的第二个属性是用它着色时改进其他颜料的颜色强度的能力。着色的效果可用着色强度来测量，它测量了炭黑改变白色颜料外观的能力。着色强度主要取决于聚集体大小及其分布。着色的色调(或称色相)和由炭黑赋予的底色有关，由于当炭黑粒径减小时增加了对蓝光的优先吸附，通常是较为不蓝。
黑度、底色或主色可以用仪器分析定量地测定，再根据测得的初始数据，用CIEC国际照明协会规定的三维颜色系统，通过计算分为L、a*、b*三个组分，其中L轴为黑白维，其数据即表征配合料的黑度，a*轴则为红色和绿色的比较维，其数值表征其色调是偏红或偏绿，而心轴则为蓝色或黄色的比较维，其数值则表征其色调是偏蓝或偏黄。在现代化的测色仪器中，L、a*、b*值是通过计算机自动计算的。初始数据通常是在光波射向试样的非反射角方向，测出作为光波的频率函数的反射光的强度。在反射角测得的强度是试样光泽的黑度。
一、影响塑料性质的炭黑特性
(一)黑度与粒径
黑度直接与色素炭黑的粒径相关，粒径越小，色素炭黑的黑度越高。这是因为尽管原生粒子已熔合成原生凝聚体，但是其比表面积仍能起作用，原生粒子越细，则其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更高，所以着色力更强。但是光粒径减小时，由于蓝光被优先吸收，为此色调变成棕相。
由于细微原生粒子的炭黑赋予更大的比表面积，所以需要更多的润湿能和分散能。
(二)结构
炭黑粒子不仅以原生粒子形成存在，而且在生产过程中常熔结成凝聚体。这种凝聚体是由原生粒子经化学键结合。在凝聚体中，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。
炭黑的结构还影响分散的难易，例如密度大且凝聚体堆积紧度的低结构炭黑，其聚集体相互间的平均距离比高结构炭黑更小。这说明了凝聚体之间的吸收引力更大，因而在分散过程中需要更大的能量才能将其分开。
(二)表面活性
炭黑生产方法不同，其表面化学性能各异。
为此，挥发分含量是炭黑表面官能团总浓度的量度，因而也具炭黑极性和亲水性的量度。并且只要pH值在酸性范围内，炭黑的pH值同样也是一种官能团总含量的量度。
二、炭黑母粒技术
(一)塑料着色方法概述
着色是塑料工业中不可缺少的组成部分。随着生活水平的提高，人们对工业产品的美学要求逐渐提高，这使得着色成为影响塑料制品市场竞争力的重要因素。塑料着色不仅可以美化产品，还能起标识作用，这在电线电缆的生产和使用中尤为重要。此外，特殊的着色方法还能够改善塑料制品的某些应用性能并赋之以新的特性。
塑料着色的传统方法有浮染着色、糊状着色剂着色、液状着色剂着色、色粒着色等。这些方法都具有明显的缺点，如颜料的分散性差、粉尘飞扬大、颜料计量不易控制等。其中色粒法虽然能够相对提高着色质量，但生产成本较高。
色母粒着色较好地解决了上述问题，现在已经成为获得高质量着色塑料制品的主要手段。
(二)色母粒的组成与特点
色母粒也称颜料制备物，由颜料、载体树脂和添加剂三部分组成。它是通过特殊的方法，把颜料高浓度地载附于特定的树脂中而形成的一种高效着色剂，故又称颜料浓缩物。
色母粒着色效果优越，可以较大限度地发挥颜料的着色力，色泽均匀，色差小，计量和配色易于精确控制。色母粒使用方便，只需在制品成型加工前将其定量混入被着色树脂中即可完成着色。它在使用时完全可以避免粉尘、废液的污染。另外，它还能够提高制品的加工性能，对制品的力学性能影响小。色母粒可以广说应用于注射、挤出、压延、中空吹塑等各种塑料成型方法中，适用于各种热塑性树脂的着色，对于合成纤维和超薄制品，色母粒更显其优够之处。
(三)色母粒的生产方法和应用状况
色母粒的生产方法有多种，但基本工艺均可用以下过程简示：
色母粒自20世纪60年代末，70年代初起源于瑞士、德国、比利时、荷兰等欧洲国家以来，在世界各国的塑料与合成纤维加工工业中得到了迅速的发展。在工业发达国家，色母粒很快成为塑料着色的主要手段。早在1978 年，美国塑料制品中应用色母粒着色的就已经达到95%。目前世界色母粒工业领域中，无论从产量还是质量来看，美国和欧洲仍居于前列。
我国的色母粒工业起步较晚。1975 年开始对色母粒进行研究，80年代初北京、广东等地陆续引进了几条生产线。近年来，随着我国塑料工业的迅速发展，色母粒获得了广泛的应用，生产厂家的数量和产量也在逐年递增。
我国色母粒工业在快速发展的同时，也暴露出一些问题，等待解决。如国产色母粒大多属于普通级，高质量、高档次的产品缺乏。特别是用于细且纤维的品种，还要依赖于进口。另外，国产色母粒品种和用途较为单一，相关原材料和加工设备也较为落后。
