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凹印油墨生產(chǎn)過(guò)程中, 碳黑粒子間的親和力很強(qiáng)，在介質(zhì)中分散后，仍易于返粗，返稠，從而影響膜的色澤、光澤及濕膜的流平性、印刷品出現(xiàn)拉條等現(xiàn)象,碳黑粒子通過(guò)范德華力及氫鍵的作用重新聚集,碳黑溶脹和聚合都會(huì)使碳黑顆粒絮凝變相,取集成團(tuán),碳黑顆粒會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的絮凝現(xiàn)象?！　☆伭项w粒相互接近的作用力，包括范德華力、靜電力和空間位阻力。相似顆粒間的范德華力隨顆粒的粒徑增大而增大，隨顆粒間的顆粒分開距離增大而減小。因而碳黑作為顏料，在研磨工藝上碳黑顆粒的大小、形狀等起重要作用。1、          碳黑微觀結(jié)構(gòu)　　碳黑分散良好，才能獲得良好的油墨性能。碳黑的分散是所有顏料中分散最為困難的，原因是碳黑顆粒較細(xì)（20微米以下），比表面積大，顆粒間產(chǎn)生極強(qiáng)的聚集力，形成Cluster團(tuán)?！　√己陬w粒子間有極強(qiáng)的聚集力，使用常規(guī)工藝研磨分散碳黑時(shí)更為明顯，分散后的碳黑顆粒處于一種原始的干硬狀態(tài)。油墨存儲(chǔ)一段時(shí)間后，內(nèi)部被溶劑逐漸溶脹，再被基料樹脂潤(rùn)濕，被溶脹的碳黑粒子可能因體積的增大造成基料潤(rùn)濕不夠，使其中一部分碳黑露出來(lái)，相鄰的類似的顆粒通過(guò)范德華力和氫健重新組合起來(lái)。1.1、   碳黑的物理形態(tài)　　碳黑主要有兩種物理形態(tài)（見表一）：絨毛狀和片粒狀。油爐法生產(chǎn)的碳黑呈顆粒呈絨毛狀，空氣含量高，密度較低，為便于運(yùn)輸，脫除碳黑夾帶的空氣加工成球狀碳黑，也可加工成片粒狀碳黑。烴類物質(zhì)經(jīng)熱解得到的碳黑一般為片粒狀。表一  碳黑兩種物理形態(tài)性能比較  絨毛狀 片粒狀 密度 低 高 分散 易 難 運(yùn)輸 難 易 黑度 略高   　　與片粒狀碳黑相比，絨毛狀碳黑的亮度略高一些，原因在于絨毛狀碳黑的微分散狀態(tài)略優(yōu)于片粒狀碳黑?！　〗q毛狀碳黑密化成為片粒狀碳黑，提高聚集體的貼緊程度，潤(rùn)濕速度加快，增大了范德華吸引力，而這一切在分散過(guò)程中都是必須克服的，片粒狀碳黑難分散。1.2、   初級(jí)粒子與終極粒子　　碳黑的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)保持為初級(jí)粒子的聚集體，而非單個(gè)的粒子。初級(jí)粒子是不會(huì)再分裂、聚集的穩(wěn)定粒子。　　碳黑的粒度是由初級(jí)粒子直徑測(cè)定的，由于初級(jí)粒子往往聚集在一起，形成聚集體，也就是Cluster團(tuán)。聚集體與碳黑結(jié)構(gòu)有關(guān)，由許多初級(jí)粒子形成聚集體的碳黑帶有大量的分支，稱為高結(jié)構(gòu)碳黑，相對(duì)較少的初級(jí)粒子聚集形成聚集體的碳黑稱為低結(jié)構(gòu)碳黑?！　√己诜稚⒊潭扔幸慌R界值，碳黑適度分散成為單個(gè)的聚集體結(jié)構(gòu)，分散過(guò)程不應(yīng)破壞碳黑的聚集體結(jié)構(gòu)而使成為類似于初級(jí)粒子的聚集體結(jié)構(gòu)，保持一種動(dòng)態(tài)穩(wěn)定平衡，這種聚集體結(jié)構(gòu)成為一種終極粒子。初級(jí)粒子碳黑結(jié)構(gòu)非常密實(shí)，初級(jí)粒子的大小、形狀決定碳黑的性能，碳黑結(jié)構(gòu)影響碳黑的用量（粘度）光澤和分散性（見表二）。表二  碳黑結(jié)構(gòu)與性能  低結(jié)構(gòu) 高結(jié)構(gòu) 空氣含量 大 小 潤(rùn)濕性 易 難 用量 多 少 光澤 高 低 分散性 難 易 　　粒度影響碳黑的顏色和分散性，碳黑粒度越小，反射光線弱，顏色越黑，上色強(qiáng)度高，但分散也更難。　　低結(jié)構(gòu)碳黑所需樹脂量較低，顏料用量較高，賦予油墨的光澤也較高。低結(jié)構(gòu)碳黑所夾帶的空氣較少，更易潤(rùn)濕，財(cái)政開支低結(jié)構(gòu)碳黑的聚集體更密實(shí)，也難于分散。2、          絮凝機(jī)理　　顏料顆粒之間的靜電力取決于粒子周圍形成雙電層的厚度。雙電層厚度降低，導(dǎo)致粒子分散穩(wěn)定性報(bào)答然分散體系中，顏料表面有部分水存在時(shí)，可強(qiáng)烈促進(jìn)與顏料表面相連的可離子化物質(zhì)的電離，導(dǎo)致雙電層厚度降低。為使碳黑獲得較好的分散穩(wěn)定性，有必要使顏料顆粒之間的雙電層厚度保持一定值，除去或減少顏料顆粒間的水分對(duì)分散有利?！　】臻g位阻力來(lái)自顏料顆粒表面的一層吸附物對(duì)鄰近顆粒的空間阻力?？臻g阻力與靜電力在一定條件下形成的體系趨于穩(wěn)定。體系穩(wěn)定，必須形成空間阻力。要形成空間阻力，要求每個(gè)顆粒是終極粒子，即不再分散，也不再聚集?！　『玫姆稚⒎€(wěn)定效果，一是要求在分散過(guò)程中每一個(gè)新形成的粒子表面能迅速地被介質(zhì)所潤(rùn)濕，即被分散的介質(zhì)所隔離，防止重新生成較大粒子，二是要求有足夠能量能阻止粒子相互間碰撞接觸重新聚集。3、          顏料分散及分散穩(wěn)定性的方法　　實(shí)際應(yīng)用中，碳黑細(xì)度要求在15微米以下，高要求的在5微米以下。實(shí)際上，碳黑分散程度有一臨界值，顏料顆粒大小滿足一定的粒徑即可，碳黑的適度分散是指碳黑分散成為單個(gè)的聚集體粒子，且每個(gè)聚集體的表面全部由樹脂所覆蓋，分散過(guò)程不會(huì)破壞碳黑的聚集體結(jié)構(gòu)成為終極粒子?！　☆伭狭Ｗ釉诮橘|(zhì)中分散包括下列三個(gè)步驟：第一、混合階段，也稱潤(rùn)濕階段，顏料聚集體被介質(zhì)潤(rùn)濕，除去夾帶的空氣，并將碳黑分散在樹脂體系中；第二、分散階段，也稱解附聚階段，碳黑聚集體在機(jī)械作用力被打開成獨(dú)立的原生粒子或較小的聚集體，最終成為粒子；第三、反附聚階段，附聚物破裂成為原生聚集物，需有足夠的能量克服聚集體之間的吸引力，吸附足夠的展色料（可以是樹脂）完全覆蓋其表面，將原生粒子或較小聚集體穩(wěn)定，阻止再聚集?！　☆伭蠞?rùn)濕使原料粒子表面吸附的空氣逐步被分散介質(zhì)所取代。影響因素較多，如粒子形狀，表面化學(xué)極性，表面吸附的空氣量及分散介質(zhì)的極性等。Winkler et al，給出了聚集體的分散概率，從能量和體積兩方面考慮，給出了分散效率提高的方向，對(duì)顏料進(jìn)行表面處理，消弱了粒子的附聚力，無(wú)疑可以明顯降低分散的能耗?！　∫档吞己诘木奂?，需對(duì)碳黑進(jìn)行預(yù)處理。水因是絮凝劑，應(yīng)減小碳黑中的水分。一方面醇類物質(zhì)與碳黑表面吸附的水形成氫健，將水置換出，一方面醇浸潤(rùn)碳黑與基料樹脂中的溶劑占據(jù)水的位置，起到脫水的作用，然后由基料樹脂潤(rùn)濕碳黑表面?！　》稚⒀心r(shí)，碳黑粒子已被溶劑溶脹，在研磨剪切力作用下，分裂成更小的終極粒子，被基料樹脂完全潤(rùn)濕包裹，可防止以后的二次溶脹，達(dá)到了防絮凝的目的。    來(lái)源：煙包油墨信息網(wǎng)