炭黑是具有良好加强、增黏和调节色泽、防紫外线性能的一种重要工业材料,被广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、化纤等领域。然而,在炭黑生产和应用过程中,由于其高 specifc surface area、大表面能、游离表面基团等因素的存在,导致其颗粒间的相互吸附、耦合作用,易出现团聚现象,进而影响其分散性和稳定性,降低炭黑的综合性能和使用效果。因此,在炭黑应用中,常常需要加入分散剂来改善其分散稳定性,提高应用效果。
什么是分散剂?
分散剂,是指在多相系统中,可以使一个相颗粒分散均匀地分散在另一相中的化学品。在多相体系中,分散剂由于在界面上形成能较高的吸附作用力,使一些颗粒表面承受大于表面张力的吸附力,从而形成分散的粒子。分散剂可以分为离子型分散剂、非离子型分散剂和复合型分散剂。其中离子型分散剂根据其带电情况又可分为阴离子、阳离子、非离子型阴阳离子型分散剂,在炭黑分散过程中,常用的分散剂主要是非离子型分散剂。
分散剂对炭黑分散稳定性的影响
分散剂对炭黑分散稳定性的影响可以从以下几个方面进行阐述:
1. 表面活性剂作用
分散剂中的表面活性剂分子,会与炭黑表面上游离基团进行吸附,从而改变表面能,使颗粒之间的静电斥力大于吸引力,从而达到分散的目的。同时,表面活性剂对于炭黑表面的改性,也可提高其耐化学药剂的性能。
2. 分散剂性能
分散剂的分散性能,直接影响着炭黑的分散质量,如果分散剂的分散性能差,加入之后反而会使炭黑更易于团聚,引起分散效果的降低。因此,选择优良的分散剂,可以提高炭黑的分散效果,进而提高其加工性能和使用效果。
3. 分散剂浓度
分散剂的浓度是影响炭黑分散稳定性的重要因素之一。一般来说,分散剂的加入量越多,炭黑分散效果越好,但过量的分散剂也会导致炭黑分散质量下降,甚至对炭黑的综合性能造成不可逆的损害。因此,在应用分散剂时,需要根据具体情况,选择适当的分散剂浓度。
4. pH值
pH值可以影响炭黑表面的带电情况,进而影响其分散效果。一般来说,炭黑表面在中性或弱碱性条件下带负电荷,而在强酸性条件下则带正电荷。因此,在选择分散剂和调整 pH值时,需要考虑炭黑表面带电情况的变化,以达到更好的分散效果。
5. 预处理
在使用分散剂前,可以对炭黑进行预处理,如采用机械研磨、超声波处理、高压水流分散等方法,能够破坏炭黑颗粒团聚,提高分散效果。预处理方法的选择取决于炭黑的类型、形状、大小以及应用领域等因素。
总结
由于炭黑颗粒间的耦合作用,使其易于产生团聚现象,破坏了其分散稳定性,影响了其应用效果。因此,加入分散剂是提高炭黑分散稳定性的重要途径之一。分散剂对于炭黑分散稳定性的影响因素包括:表面活性剂作用、分散剂性能、分散剂浓度、pH值和预处理等。在应用过程中,需要综合考虑以上各因素,选择适当的分散剂和加入方式,以达到更好的分散效果。