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炭黑在水性漆料中的應用及橡膠中的補強

2020-09-23 18:34:37
炭黑可以在水中直接溶解?一般情況下是不溶於水的,通常需要添加特定的助劑,經過特定的處理來達到炭黑在水中溶解的作用,我們把這一類炭黑稱之爲水溶性炭黑。水溶性炭黑是色素炭黑中比較特殊的產品,與其他炭黑最大的不同是可以再水中良好的溶解。
  
  黑色水性漆的主要原料是炭黑,最基本的原則是黑度要夠好,而且結構不能過低,不然會影響分散性,含氧基團的含量也要夠豐富才行。
  
  水性漆塗料,已在內牆裝修、木器傢俱等許多領域,獲得越來越多的廣泛應用,愈發受到了人們的關注。用水作溶劑或者作分散介質的塗料,都可稱爲水性漆。水性漆包括水溶型、水稀釋型、水分散型3種。近十年來,在日益嚴格的環境保護法制約下,水性木器漆在歐洲以每年19%的速度遞增。世界範圍內的水漆所佔的市場份額正在逐年擴大。德國爲70%,美國爲80%,年增長率爲9%左右。而國內水性漆尚處於起步階段,必將具有廣闊的應用前景,水性木器漆在未來五年左右的時間內,一定能普及。
  
  在製作黑色水性漆時,要求色素炭黑的性能要穩定,以保證質量。炭黑的分散在水性漆的生產過程中尤其重要,對水性漆的黑度、亮度、流動性均有一定的影響。聚集體越小,在漆料中分散的越好,光澤度也就越高。在水性漆中多使用沒有經過造粒處理的粉狀產品,這類的產品通常多會經過後處理,增加粒子表面的表面化學吸附的氧基團的含量,隨着這些含氧基團的增加,會賦予其更好的性能,不但可以大大提高炭黑的黑度,而且這些基團的水平越高,往往會表現出更好的流動性。
 
現在很多的橡膠產品大多都是用炭黑來進行製作的,因此,橡膠就和炭黑完完整整的構成了一種能夠滑移得到的堅固的鍵,同樣這種鍵也產生了第二個補強效應。那麼,橡膠中爲什麼炭黑能夠起到補強作用呢?
 
第一個補強效應是當橡膠受到外力作用而變形時,分子鏈的滑移及大量的物理吸附作用能夠吸收外力的衝擊,對外力引起的摩擦或滯後形變起緩衝作用;第二個效應是使應力分佈均勻。這兩個效應的結果使橡膠強力增加。抵抗撕裂,同時又不會過於損壞橡膠的彈性(即分子鏈的運動),這是炭黑補強作用的基本原理。
 
橡膠工業中還有很多補強填充劑,如陶土、重質碳酸鈣、沉澱白炭黑和氣相白炭黑等,其中白炭黑和炭黑的補強性能是最好的,至於爲什麼白炭黑和炭黑的補強性能好,這主要是因爲橡膠是有機物,主要由C原子和H原子組成,而炭黑裏面的C和白炭黑裏面的Si,在元素週期表中都是屬於同一列,他們的原子核外面都是4個電子,就是說,他們在橡膠混煉、硫化過程中,可能能夠參與到裏面發生什麼化學反應,能夠與橡膠分子形成鍵,從而增強橡膠分子之間的結合力,而達到補強的效果。
 
炭黑爲什麼能補強:在生產橡膠的時候加入炭黑會發生交聯,形成空間網絡結構後包裹炭黑,炭黑粒子表面形成結構吸附層和橡膠大分子吸附在炭黑等填料離子表面,產生有滑動作用的補強效果。
炭黑在水性漆料中的應用
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