炭黑聚集體的存在狀態(tài) |
1.平均原生粒徑
色素炭黑的原生粒子是由許多疊合層面所組成。在很大程度上，生產(chǎn)工藝決定其原生粒子的粒徑大小。在爐法生產(chǎn)的炭黑中，因為生產(chǎn)工藝可調節的手段較多、自動(dòng)化程度高，原生粒子粒徑的變化范圍大：從10納米到80納米。原生粒子的平均粒徑和粒徑分布從根本上決定了色素炭黑的性能，特別是其黑度和著(zhù)色力。
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圖一 炭黑性能隨粒徑變化而變化的規律 |
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2.結構
色素炭黑原生粒子并非以納米級單獨的分離狀態(tài)存在。它們通過(guò)物理作用形成聚熔體和聚集體。爐法炭黑的聚集程度可以通過(guò)工藝的變化來(lái)調整；而接觸法炭黑的聚集程度因其開(kāi)放式的工藝則很難調控。炭黑原始粒子的聚集程度通常被稱(chēng)為"結構"。高聚集度的炭黑被稱(chēng)為高結構炭黑，而低聚集度的炭黑則被稱(chēng)為低結構炭黑。 | 
圖二 炭黑性能隨結構變化而變化的規律
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3.表面活性
炭黑主要由碳元素組成，含碳量為90%～99%左右，炭黑中也含有少量的氧、氫、氮和硫等元素。這里所說(shuō)的表面活性，對于酸性炭黑是指在炭黑粒子表面生成的含氧表面基團的多少，這些酸性表面基團主要為羧基、酚羥基、 醌基、內酯基等；對于堿性炭黑是指炭黑表面的堿性氧化物，它們影響著(zhù)炭黑的理化性能，如潤濕分散性，催化活性以及電化學(xué)性能。 | 
圖三 炭黑性能隨表面活性變化而變化的規律 |
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色素炭黑的性能
1. 著(zhù)色力
又稱(chēng)著(zhù)色強度。是將白色或彩色顏料和炭黑混合時(shí)，炭黑的著(zhù)色能力。也就是炭黑使混合物系光吸收作用提高的程度。它通常是用百分數的形式來(lái)表現，可以通過(guò)使用黑度反射儀測量炭黑沖淡色漿得出的數據來(lái)衡量。根據工業(yè)標準操作，色漿為炭黑和鈦白粉（或其他白色顏料如氧化鋅）及一定溶劑的混合物。（著(zhù)色力的測量參照 ASTM D-3849 或 GB/T 7050-2003標準）
2. 比表面積
炭黑比表面積是指單位質(zhì)量或單位體積內炭黑粒子表面積的總和，單位為m2/g 。 比表面積與粒徑一樣是炭黑的基本性能之一。一般來(lái)說(shuō)，表面相對較光滑的炭黑（如橡膠用炭黑）比表面積與粒徑正好成反比，即粒徑越小比表面積越大，反之亦然。所以，如把炭黑粒子假定為球形，可由粒徑的數據計算比表面積。
炭黑的比表面積分為外比表面積（或稱(chēng)光滑比表面積），內比表面積（或稱(chēng)孔隙內比表面積）和總比表面積?？偙缺砻娣e等于外比表面積和內比表面積的總和。比表面積的測定方法很多，常用的有氮吸附法（BET法）,吸碘值法，CTAB法（大分子吸附法），t值法以及電子顯微鏡法等。
3. DBP吸收值
炭黑的結構可以用DBP（Dibutyl Phthlate鄰苯二甲酸二丁酯）吸收值來(lái)測量。 根據經(jīng)驗，低結構顏料炭黑中，每100g炭黑的DBP吸收值應不高于70ml；而高結構顏料炭黑中，每100g炭黑的DBP吸收值應不低于110ml。中結構炭黑則居于兩者之間。結構對顏料炭黑應用性有實(shí)質(zhì)性的影響。（吸油值的測量參照ASTM D-2414 標準或GB/T 7046-2003）
4. pH 值
pH值和表面官能團數量有關(guān)。爐法炭黑表面官能團少，并存在少量的可溶性鹽，因此炭黑本身多呈中性或堿性。 為了改善炭黑的粘性，穩定性以及流動(dòng)性， 有些色素炭黑可通過(guò)表面處理來(lái)改變表面官能團數量，從而呈酸性。（pH值的測量參照GB/T 7045） |
