色素炭黑

色素炭黑 color black 在油墨、油漆、塗料、塑膠等製品中作著色顏料用的炭黑。按著色強度（或黑度）和粒子大小一般分為高色素炭黑、中色素炭黑、普通色素炭黑和低色素炭黑四種。主要是油爐法生產和槽法生產。

基本介紹

• 中文名：色素炭黑
• 外文名：colour black
• 套用：油墨、油漆、塗料、塑膠等
• 方法：色強度（或黑度）和粒子大小
• 生產方式：油爐法生產和槽法生產

用途

色素炭黑一般都能較好的給塑膠著色，可根據著色特性或物化性能選用色素炭黑，著色用炭黑的品種的選擇基本上都是隨成品必須達到的黑度而定。 用極細的色素炭黑可以完成黑度要求特別高的著色； PE垃圾袋，塑膠袋，電纜材料之類產品只需中等水平黑度，可以用比表面積較低，結構較高的炭黑品種；塑膠調色時，炭黑稱量和配料時出現的微小誤差，均會導致明顯的色差，因此，宜採用粒徑較大，著色力較差的低色素炭黑，這樣炭黑用量可以稍大，稱量誤差相對小些，並有分散性較好、價格較低的優點。對於灰色塑膠，採用細粒色素炭黑往往呈現棕相灰色，而採用粗粒子色素炭黑可產生藍相灰色。

種類

因為色素炭黑作為一種黑色顏料，在市場上有著較為廣泛的套用，現將其用途詳細明細；

密封膠類：汽車密封膠專用、建築密封膠專用、船舶密封膠專用，貨櫃密封膠，工業密封膠膠專用，防水密封膠用，熱熔膠用，中空玻璃密封膠用，色素碳黑中空玻璃丁基膠用，中性防霉矽酮密封膠用，銅密封膠用，聚氨脂密封膠用，中性玻璃密封膠用,密封膠條用，酸性矽酮密封膠用，丁基密封膠用。

色漿類：黑合成革色漿用，印花色漿用，水性色漿用，造紙色漿用，蘋果袋紙用，PVC色漿專用，PU色漿用，油性色漿專用。

色母類：色素碳黑(鞋材EVA發泡用) ,色素碳黑無鹵電纜料專用,（塑膠發泡專用）色素炭黑，色素碳黑吹膜色母用，色素碳黑塑膠色母用，色素碳黑PVC電纜料用，色素碳黑PVC膠粒用，色素碳黑滌綸母粒用,色素碳黑高光澤藍相色母用，色素碳黑化纖色母用，色素碳黑短纖色母用，色素碳黑壓延膜用，色素碳黑PE電纜料用。

油墨類：高色素碳黑一體機油墨用,高色素炭黑墨水墨汁用，色素碳黑塑膠編制袋油墨用，色素碳黑塑膠油墨用，色素碳黑塑膠複合油墨用，色素炭黑塑膠凹版油墨用，色素炭黑凹印油墨用，色素炭黑絲印油墨用，

塗料類：色素炭黑金屬塗料用，色素炭黑塑膠塗料用，色素炭黑汽車塗料用，色素炭黑船舶塗料用。

油漆類：色素炭黑機車漆汽車漆用，色素炭黑耐高溫漆用，色素炭黑環氧地坪漆用，色素炭黑防腐漆用，色素炭黑絕緣漆用，色素炭黑耐熱漆用，色素炭黑醇酸漆用，色素炭黑耐候塗料用等。

特種碳黑及建築材料類：高色素碳黑環保炭黑鉛筆芯用,複合肥用色素炭黑，色素炭黑耐火材料用，色素炭黑混凝土發泡板用，超細色素碳黑，水溶性色素碳黑，色素碳黑環保炭黑，色素碳黑耐高溫炭黑，色素碳黑絕緣炭黑，高光澤蘭相色素碳黑，色素碳黑人造革用，色素炭黑水泥勾縫用，色素碳黑化妝品睫毛膏用。

特性

與其它有機顏料相比，炭黑除分散較困難外，其他性能均較好。科學的炭黑配合量，可提供較好的抗靜電或導電性。炭黑基本上是無毒的，但較易飛揚和污染，故常以色母粒形式供塑膠行業使用，在消除污染的同時也改善了炭黑在塑膠中的分散。炭黑作為塑膠用顏料，常用的劑型有粉狀和粒狀。粒狀炭黑飛揚較少，但分散較難，故在塑膠著色中採用粉狀炭黑。

套用

紫外線防護性的套用

炭黑在塑膠工業中用途之一是防紫外光老化，由於炭黑有較高的吸光性，因而能有效的防止塑膠受陽光照射而產生光氧化降解。炭黑作為紫外光穩定劑在塑膠中所起的作用有：把光能轉化為熱能；保護塑膠表面而免遭一定波長的射線照射；截取原子團而產生防老化作用，從而阻止催化降解。紫外線對聚烯烴特別有害，試驗證明當一定細度的炭黑的濃度為百分之二時可以達到完美的紫外線禁止作用。

炭黑對塑膠的紫外線老化的防護作用，取決於炭黑的粒徑、結構和表面化學性。

炭黑的粒徑較小時，因表面積增大，其吸收光或遮光能力增加，故紫外線防護作用增強，但粒徑小於20nm，其防護作用趨於同一水平，原因是當粒徑過小時，逆向散射減小，而繼續向前的光會威脅聚合物的穩定性。

結構較低，即聚集體尺寸較小時，因聚集體幾何體積較小，會增強對聚合物的防護作用，這也是結構較低的炭黑較黑的原因。

炭黑表面含氧基團較多，即揮發份較高時，能消除聚合物分解時產生的基因，因此防護作用也增強。

其中注塑色母粒又分為高級和普通型

高級色母粒主要用於化妝品包裝盒，汽車用ABS，高級PVC合成革，家用電器外殼及其他高級製品。其要求色母粒用顏料分散均勻，尤其要求著色製品無色點，色斑。用炭黑應該選用粒徑小，低結構的色素炭黑，因為黑度主要基對於光的吸收，粒徑越小光吸收越高，光反射越弱，黑度就越高，產品一般烏黑髮亮。

普通級色母粒主要用於PE垃圾袋，電纜，管材等之類產品，高級薄膜要求顏料顆粒小，分散均勻，在膜上不應該有大於0.6mm色點，普通薄膜可以選用粒徑較大，結構較高，中等黑度，分散性較好的普通色素炭黑既可以。

纖維色母粒主要分為丙綸，滌綸。主要用於化纖絲，地毯，無紡布等。要求炭黑含有高純度，好分散性，高著色力，無雜質，顏料顆粒小於1um。

製備

爐法
由天然氣或高芳烴油料在反應爐中經不完全燃燒或熱解生成炭黑，此種炭黑稱為爐黑，是炭黑品種中產量最大、品種最多的一類。爐黑與槽黑及熱裂黑的顯著區別是，其粒子的熔結或聚結程度可根據不同用途來調節。所以,同一粒徑範圍的爐黑,又分為若干不同結構的衍生品種。另外，爐黑的含氧量通常比槽黑低（少於1%），表面呈中性或弱鹼性。爐黑生產的特點是，燃料在反應爐中燃燒，提供原料裂解所需的熱量。燃燒和裂解過程同時發生。根據所用原料形態的不同，爐黑生產可分為氣爐法和油爐法兩種。氣爐法所用原料和燃料均是天然氣。油爐法的燃料可以是天然氣、焦爐氣，也可以是液態烴，原料則選用高芳烴油料，如乙烯焦油和蒽油等。在爐黑生產工藝流程中，反應爐是核心設備。生產不同品種的爐黑需採用不同結構尺寸的反應爐。空氣和燃料在反應爐中燃燒，原料經霧化後噴入燃燒的火焰中，經高溫熱解生成炭黑。炭黑懸浮於燃餘氣中形成煙氣。煙氣經急冷後送空氣預熱器、油預熱器進一步降溫，最後送入袋濾器，分離出的炭黑送到造粒機中造粒，然後在乾燥機中乾燥。

槽法
以天然氣為主要原料，以槽鋼為火焰接觸面而生產炭黑，此種炭黑稱為槽黑。與爐黑及熱裂黑相比，其粒子較細而比表面積較大。同時，由於採用特定的生產方式，其表面受到氧化，含有較多的含氧官能團而呈酸性。這類炭黑粒子的聚結程度較低。因含有較多的含氧官能團，可延緩橡膠的硫化速度，提高聚烯烴的耐候性以及賦予油墨良好的流動性和印刷性能。 熱裂法熱裂法熱裂法熱裂法 以天然氣、焦爐氣或重質液態烴為原料，在無氧、無焰的情況下，經高溫熱解生成炭黑，稱為熱裂黑。它是炭黑品種中比表面積最低的一類，基本上以單個球形粒子存在,不熔結或聚結成聚集體,其表面含氧量亦很少(0.1%～0.3%)。熱裂黑主要有三個品種：中熱裂黑、不污染的中熱裂黑和細熱裂黑。中熱裂黑的氮吸附比表面積為6～10m2/g，細熱裂黑則為10～15m2g

選購

色素炭黑的運用首要依據個人的商品來選用，色素碳黑做為顏料，在油墨、塗料、油漆、色漿、密封膠、塑膠、陶瓷、塑膠、電纜等工業出產範疇運用規模較廣。不一樣的範疇對色素碳黑的功能需求也不一樣，甚至在一樣範疇，因為出產的商品質量不一樣，對質料的功能需求也會有較大的不同。
色素碳黑的粒徑越小，其黑度就越高。可是因為粒子間的聚合能較大，所以在渙散時就需求更大的能量，選用適宜的渙散劑與較好的渙散設備就顯得至關重要。所以在出產對黑度需求不高的商品時，儘量不要挑選高色素炭黑，要挑選吸油量較低、黑度中等、上色力較好的中色素碳黑來運用，其價位不會很高，還能極好地滿意出產需求。
中色素炭黑不論怎樣盡力也不會做出高色素碳黑的黑度與作用，在對黑度需求較高的商品(如高級汽車漆)里，選用高黑度，通過後處理改進渙散性的色素炭黑商品，會到達傑出的作用 。

選擇炭黑的基本思路

使用者在選擇炭黑前首先要考慮的是：你想用炭黑來達到什麼要求？著色、調色、抗紫外線還是起導電作用。最重要的是一定要和炭黑的專業技術工程師進行溝通，共同對物料體系進行技術評價，選擇比較合適的炭黑品種。通常情況是：

著色用——選擇黑度高、粒徑小的炭黑，但一定要保證炭黑經過合理的、完全的分散，否則反而會背道而馳，達不到原來要求。

配色用——選擇黑度低、粒徑大、易分散的炭黑。

抗紫外線用——主要用在塑膠和橡塑里，選擇中等粒徑、結構稍高些的炭黑，它們的抗紫外線性能最佳。

原理

炭黑分散的重要的意義

顏料在套用過程中都必須分散到符合光學性能的微粒子狀態，炭黑是所有顏料中最難分散的一種顏料之一，因此炭黑分散的好壞會直接影響到炭黑的黑度、色相和遮蓋能力，直接影響到用戶最終的使用效果。

炭黑分散設備

炭黑形狀 分散設備

粉狀 三輥機、碾磨機、園盤分散機、擠出機、高速混合機

粒狀 密煉機、雙輥機、球磨機、砂磨機

炭黑的分散過程主要受到三個因素的影響

a）炭黑的本質特性：炭黑的原始粒徑、結構和表面各種基團都會對分散產生很大的影響。通常情況下炭黑的原始粒徑小、結構低、揮發份低分散困難，反之則相對容易些。

b）使用者的配方：炭黑使用者的配方，基料、溶劑和樹脂的性能都會非常顯著地影響炭黑的最終分散情況，尤其是炭黑用樹脂的選擇。

c）分散設備：不同的分散設備在相同條件下的分散效果是完全不同的。正確選用分散設備是使用者必須重視的。

技術參數

色素炭黑的幾個典型參數

黑度（反射率）——炭黑黑度通常以“反射率測定儀”測定的數據來表示，在大部分情況下也反映了該炭黑的原始粒徑，是衡量該炭黑市場價格的重要參數之一。反射率越低，炭黑黑度越高，粒徑也越小。反之亦然。

揮發份——炭黑表面攜帶含氧基團的數量，反映了炭黑的表面物理性能、電化學性能和套用性能，也是衡量該炭黑市場價格的重要參數之一。

結構——炭黑結構是炭黑微粒子聚集體形成的鏈枝程度的表征值，它表示了炭黑內部的空隙程度。通常以吸油值（DBP吸收值）表示。

高、低結構炭黑與套用性能之間地關係示意圖

外觀 黑色微細粉末

灰分 ≤0.3%

比表面積 200~600m2/g

pH值 2-8

加熱減量 ≤4%

著色力 ≥120%