炭黑在涂料油墨里面的用途

炭黑：carbon black，CAS No.： 1333-86-4

一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，范围从10-3000m2/g（全自动F-Sorb2400比表面积分析仪BET法测试），是有机物（天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。比重1.8-2.1 由天然气制成的称“气黑”，由油类制成的称“灯黑”，由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中国墨、油墨、油漆等，也用于做橡胶的补强剂。

化学性质

炭黑的生产工艺不同，则表面的化学性能也有差别。大多数炭黑的真实表面积大于由粒径计算出的几何表面积。这是由于炭黑特别是粒径小于25nm的炭黑表面存在许多微孔。

据分析，可在炭黑表面检测如酚基、醌基、羧基等基团，这些酸性基团浓度在气黑和氧化炉黑的表面特别高。在炉黑中可检测到吡喃酮结构，这种结构决定了炉黑的碱性性质。挥发份含量可判断表面官能团的浓度，也可测得炭黑的极性。另外由于炭黑的表面积较大，容易吸附挥发份环境中的水分，所以炭黑在运输，贮存及使用过程中要特别注意吸湿问题。

大部分都是探讨导电粒子接触的几何学研究。该理论认为，炭黑填充量越大，处于分散状态的炭黑粒子或炭黑粒子集合体的密度也越大，粒子间的平均距离越小，相互接触的几率越高，炭黑粒子或炭黑粒子集合体形成的导电通路也越多。不同极性的高聚物与炭黑组成共混体系的极性越大，炭黑临界体积分数就越大，意味着体系的导电性下降，因为炭黑表面含有很强的极性基团，基体极性大，作用增强，这时强度增加，却妨碍导电粒子自身的凝集，以致导电性差。但是在多组分基体树脂与炭黑组成的共混体系中，由于不同基体的极性不同，填充炭黑会产生偏析现象，这时导电性能取决于炭黑粒子在偏析相中的浓度和分布状态，还取决于偏析相高聚物所占比例。

油墨涂料行业的应用：

油墨所用碳黑主要是槽法（CHANNEL）碳黑和炉法碳黑，其中炉法是主要的生产方法，黑度高，价廉，级数多，不过其表面活性低，要进行表面处理（表面氧化）以提高表面活性。槽法碳黑，用在油墨中是最好的，因其表面活性高，亮度也高。但又因其产能低，价格相对较高。在所有的颜料当中，碳黑是最难磨的，因些选择上也是有相当难度的。碳黑的主要技术指标：比表面积，比表面积越大黑度越高，易浸润、易分散但易聚集，；粒径，粒径小，比表面积大，越黑但易显红相，粒径大则易分散显兰相；吸收值（DBP吸收值），其值高则碳黑结构高，粘度高，着色力低，光泽度低；着色力，是表示碳黑染色白体的能力；挥发分，是碳黑表面吸附含氧官能团（羟基、酯基、羧基等）的含量，它是碳黑表面化学性质的表现，和PH值有相关性，表面处理程度高的其憎水性增强，吸潮性降低；PH值，一般炉法碳黑呈碱性，只有经过表面处理后其值才在3～5之间且挥发分较高。筛选碳黑，要从整个油墨系统着手，即哪几个指标是起决定作用的，综合考虑，以达到最佳效果。国外碳黑厂商有美国卡博特（cabot）、德国德固塞(dugussu)，日本的三菱，日本的DIC等；国内有上海焦化、辽宁抚顺和丹东、河南奇昌、天津大港、福建南平等。一体机油墨要求细度很小，10um以下的细度，色相显红棕色相，需加入兰颜料以补色，达到从肉眼看更黑更柔和的感觉。一般加入碳黑量7%左右的酞菁蓝。红色颜料主要是选金光红、大红等。红色颜料的吸潮性很高，在使用中要注意这点，吸潮饱和的油墨光泽度很低，表面暗淡。

碳黑又名炭黑，是一种无定形碳，轻、松而极细的黑色粉末，它是煤、天然气、重油、燃料油等含碳物质在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物，表面积非常大，范围从10-3000m2/g，炭黑的结构性是以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示的。

“炭黑”一词，实际上是包括这各类用途的炭黑产品在内的总称。每一种炭黑均有其特定的物理化学性质，这种性质与所使用的原料、燃烧裂解过程、生产方式和操作条件紧密相关。

工业炭黑主要由碳元素组成，其微晶具有准石墨结构，且呈同心取向，其“粒子”由近乎球形或其他不规则形状的聚熔体构成。

由凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体组成的炭黑称为高结构炭黑。常用吸油值表示结构性，吸油值越大，炭黑结构性越高，容易形成空间网络通道，而且不易破坏。

炭黑具有优良的橡胶补强、着色、导电或抗静电以及紫外线吸收功能，被国际化学品领域列为二十五种基本化工产品及精细化工产品之一。炭黑工业对轮胎行业、染化行业以及提高民用生活产品质量等方面具有非常重要的意义。

炭黑的主要用途有涂料油墨、油漆色浆、橡塑塑胶、塑料发泡、硅胶、陶瓷、皮革及水泥建材制品。

炭黑的历史非常悠久，据记载，中国是世界上最早生产炭黑的国家之一。在古时候，人们焚烧动植物油、松树枝，收集火烟凝成的黑灰，用来调制墨汁和黑色颜料。距今三千年前殷商时期的甲骨文就是利用“烟炱”制墨记载的文字，我国古代的竹简也是用墨写成的。

炭黑生产方法

炭黑工业初始时期，以天然气为原料，主要生产方法为槽法。设备体积庞大，且产量较低；20世纪40年代炉法炭黑，包括油炉法、气炉法。此种生产方法设备体积变小，产量增大，但质量不如槽法炭黑。

我国在20世纪50年代首先在抚顺、四川开始生产槽法炭黑，60年代开始生产炉法炭黑。80-90年代由天津炭黑厂在1985年引入美国大陆炭黑1.5万吨硬质线。以后由天津炭黑厂、抚顺化工厂、炭黑研究院对引进生产线进行了吸收改造。

如德固赛碳黑COLOUR BLACK FW200是一种高黑度气法碳黑。在任何工业生产的碳黑中, 德固赛碳黑COLOUR BLACK FW200黑度最高，其主要适用于汽车面漆和其它高品质饰磁漆,与所有槽法碳黑一样, 德固赛碳黑COLOUR BLACK FW200有良好的分散性,蓝色色相。用于最高品质的高黑度面漆，亦用于高质量涂料的调色，如金属漆(metallise)。

炭黑在油墨涂料中的应用比较广泛，主要做色漆使用。在索引号中以PB K-7排序，苯胺黑排PB K-1。

1、粒径与性能的关系

炭黑粒径 小 大

黑度 高 低

吸油量 大 小

分散 差 好

着色力 好 坏

导电性 高 低

2、色相

灯黑嘴易出现蓝相和黄相，炉黑次之，槽黑显红黄相较多。调正黑色使用槽黑效果好，调灰色以灯黑的蓝相黑来的色调好。

3、吸油量

炭黑的吸油量直接影响黑色漆、黑色墨的粘度、喷涂/印刷状况、涂装品状态、研磨难易、遮盖力控制等效果。个人在设计丝网印刷油墨的时候，曾大量实验过不同吸油量、不同黑度和色相炭黑对光泽、遮盖力等的影响。在排除主体树脂固体份的前提下、分散剂效果一致、溶剂配方不变等其他因素的干扰后进行。

对于丝网印刷用油墨，在测试遮盖力的情况下，建议高色素高吸油量炭黑+低色素低吸油量炭黑。高色素炭黑提供纯正黑度，而低色素炭黑在保证合适添加量的前提下提供优秀的遮盖力，使得在透明基材上以不同配伍制成不同的遮盖力和色相、黑度、透光性。