1.前言
近年来，通过炭黑行业广大科技人员尤其是中橡集团炭黑工业研究设计（简称CCBI）的产品开发人员的努力，以及各行业用户的积极配合和支持，我国的非橡胶用炭黑品种数量、质量得到了很大发展，并象世界发达国家一样，逐渐实现了精细化和专用化。尽管国内各行业炭黑用户在选用炭黑品种时的混乱性、盲目性以及非专用性程度已大大降低。但在炭黑供应商向用户推荐品种或用户自行选择品种时，对所选炭黑、特别是专用炭黑品种的应用性能和加工性能（如分散性、粘度/流动性等）仍缺乏事前的了解，从而造成用户在使用尤其是初始使用炭黑时，经常要调整加工工艺和配方才能加工出性能最佳的制品。因此，为了使广大用户更好、更准确地使用CCBI的各类专用炭黑品种，CCBI投入大量人力和经费建成应用实验室并对各类专用炭黑品种的分散性、粘度/流动性进行了系统研究。现将研究结果，呈现给广大用户，希望能对已选用或将选用CCBI各类专用炭黑的用户经济有效的应用CCBI专用炭黑产品有所帮助。
2.炭黑颜料的分散机理
众所周知，炭黑是最难分散的颜料之一，因此炭黑比任何其它颜料更需要彻底分散在载体中。虽然几乎所有炭黑用户都或多或少地掌握一些有效分散炭黑的技巧，但对炭黑分散过程和机理的了解就显得相对薄弱，所以有必要在此对炭黑的分散过程和机理做一简要描述。
2.1炭黑颜料的分散过程和机理
炭黑的分散过程是物理过程，在这个总过程中还包括许多独立的子过程。炭黑在另一种介质中被分散，实际就意味着炭黑粉末中的附聚物被破坏为较小粒子，并同时被介质所润湿。炭黑的分散过程也伴随有炭黑粒子的随机均匀分布过程，如果介质粘度较低，则已分散的炭黑粒子就会由于粒子间的吸引力而容易聚集，即所谓的颜料粒子再附聚作用。这种作用会降低炭黑的着色强度，为防止再附聚作用的发生，必须使炭黑分散状态稳定化。
炭黑的分散过程可以分为以下四个阶段：
l 破碎：由于商品级炭黑颜料的通常细度（45μm）远远不符合下游领域的最终要求，所以在使用炭黑时必须对炭黑进行破碎分散操作，也只有将炭黑破碎分散到一定细度范围时，才能使炭黑的着色性能或其它所需要的性能充分发挥出来。例如，发生在挤出机、捏合机、三辊机、密炼机、高搅机、球磨机、砂磨机等中的操作过程均是颜料的破碎。做为颜料的特性，炭黑的破碎程度同样与自身粒子的“坚牢度”有关。
l 润湿：自由炭黑粒子表面与周围介质的相互作用是炭黑被润湿的重要因素。炭黑润湿的能量关系可用热力学定律来解释，其中炭黑表面张力和表面能是润湿热的重要辅助参数，也可以从动力学角度描述炭黑粉末和附聚物的润湿过程。润湿时间不但与炭黑粉末的孔隙及几何结构有关，还随介质粘度提高而增加，并随润湿张力增大而减少。在实用条件下，升高温度可以加速润湿过程，但温度升高（粘度降低）又会导致剪切力（破碎作用）降低。润湿体积可作为炭黑孔体积或填充密度的量度，它与炭黑的相对着色强度密切相关，因此间接与炭黑在最终制品中分散质量有关。所以，在实际操作中为了提高炭黑的分散性，往往在介质中掺入了低分子量的添加剂（如增朔剂或粘度促进剂等）。
l 分布：通过提高加工温度和降低体系粘度，使体系处于湍流条件下；以及延长炭黑在加工设备内的停留时间；可以使被润湿的炭黑粒子达到最佳分布。但是，在实际操作中，延长停留时间将受到产量要求的限制。因此，对于塑料行业，通常在注朔机和挤出机中安装鱼雷头、多孔板、剪切部件以及加设捏合段和采取其它设计措施，以提高破碎作用和延长停留时间。
l 内聚力：由于炭黑粒子之间存在吸引力（偶极、氢键和静电力），因此必须依靠外界能量来克服吸引力，才能达到分散目的。炭黑的分散性和它的粒度分布有密切关系，粒度小的炭黑具有较大的比表面积，并且存在热力学上的不稳定性，从而容易产生再附聚作用。在实际操作中，添加分散剂涂覆在炭黑粒子表面，从而降低炭黑粒子之间的内聚力，有助于避免炭黑分散操作困难。
2.2炭黑分散不良导致的主要后果
分散炭黑的目的是使炭黑在载体中处于一种胶体的分布状态，这种分布程度会直接影响到制品的色相、黑度和遮盖力。炭黑的分散主要受制于三个因素：炭黑本身的特性;载体或分散介质的类型;所使用的分散设备类型。在使用炭黑着色时，如果炭黑分散不良会导致以下方面的后果：
l 颜色强度不稳定；
l 色泽不好；
l 出现条纹；
l 挤出机的过滤筛网被堵塞；
l 在挤出加工吹朔薄膜时，未破碎的炭黑附聚物引起膜泡撕裂；
l 引起单丝和扁丝断裂；
l 由于制品表面的不均匀性引起的印刷问题；
l 引起制品机械强度降低（缺口效应）；
l 由于颜色包覆不良而导致耐磨性下降。
由此可见，炭黑的分散在实际应用中至关重要。
3.试验方法
由于炭黑的分散在实际应用中具有至关重要的作用，因此，为了使广大用户对CCBI各种专用炭黑本身的分散性、粘度/流动性有一个充分了解，我们对CCBI各种专用炭黑本身的分散性、粘度/流动性进行了应用实验，获得了CCBI各种专用炭黑本身的分散性、粘度/流动性数据，供广大用户使用时参考。
