1、 炭黑在造紙行業中的應用
炭黑用于造紙工業,作為黑色顏料以生產黑色、灰色、或深色的紙和硬紙板
炭黑和其他有機顏料比,其價格相對便宜,耐光性和化學物質性好。而且他的著色性和遮光性好,還可使紙張具有導電性。因此用炭黑著色的紙張,常用于裝潢材料、避光包裝材料(如感光膠片用包裝紙)、各種圖冊用紙、高壓電纜用紙等。
黑色紙的著色方法有兩種,一種是整體著色法,即在紙漿中加入成型劑、增強劑、填充劑和炭黑在打漿機中混合分散后再抄紙的方法,炭黑的添加量大約為固體含量的6%-7%。另一種方法是將制成涂布液或油墨在紙張表面接觸著色的方法。由于整體著色質量均勻穩定,耐久性好,所以是常用的方法。
如果直接用粉狀或粒狀炭黑造紙,由于常用的炭黑有憎水性,在水性紙漿中難以混合和分散,而且容易污染設備和環境。因此可在炭黑中添加陽離子型或非離子型潤濕劑,是炭黑交易在紙漿中分散混合。
造紙用炭黑可選用粒徑20-30nm,表面積80-120㎡/g,DBP為100-140ml/100g,著色力100-110%的色素炭黑
2、 炭黑在纖維中的應用
纖維著色有兩種方法,一種是傳統的染色方法,即將纖維紡好或織成布后用有機染料染色:另一種是在纖維拉絲之前將顏料加入樹脂中著色,即所謂的原液著色或熔體著色。目前應用最廣泛的為原液著色
對炭黑的要求是:黑度好(最好帶藍相),分散性好,較高的純度。為此一般炭黑選用粒徑20-25nm,DBP100-120ml/100g,未經氧化處理的油爐法色素炭黑,由于粒徑過小和結構過低時,炭黑較難在樹脂中良好分散,而粒徑過大又會降低炭黑黑度,并導致添加量過大(一般拉絲前樹脂中炭黑含量為1%-2%)結構過高則會使熔體粘度偏高。和在涂料、油墨應用中的炭黑不同,原液著色用炭黑不能用表面官能團較多的炭黑(即表面處理過的炭黑),炭黑的純度很重要,因為在熔體拉絲前為了保證拉絲質量,必須經過孔徑極小的篩網過濾,當雜質過多時會堵網影響生產,這也是不用表面處理炭黑的一個因素。當添加炭黑較多時,如添加導電碳黑量為10-15%時,除可著色外還可使其具有導電性能,可用于制作防靜電工作服、防靜電地毯等
3、炭黑在水泥中的應用
炭黑常用于水泥或石棉水泥著色,即黑色或灰色的找色劑,也用于屋面材料、石棉水泥板、水泥建筑板,以及高速公路的混凝土路面等。
由于水泥或石棉水泥是在水性介質中操作和使用,因此和造紙一樣對炭黑有同樣要求,最好也應用添加潤濕劑和易在水中分散的炭黑
炭黑還可用作制造波特蘭水泥的粉碎促進劑,可縮短粉碎時間,并使粒度變細增加干粉的流動性。如添加1.3%,可縮短三分之一的粉碎時間
如將水泥干粉以0.2%-1%的瀝青薄膜涂覆,再以0.2—1.5%的炭黑混合,就可制造一種透水性低,抗壓強度大,對鋼筋的粘合性強的波特蘭水泥,這種水泥含有2%-5%的石膏,
把炭黑和碳纖維加入混凝土中,可是混凝土具有導電性
4、 炭黑在耐火材料中的應用
炭黑能制作堿性耐火磚,如鎂磚或硌鎂磚的原材料,由于降低了高溫材料的入侵和滲透耐火磚的壽命得以延長。應用配方如75-95份(質量)的熔融或燒結氧化鎂,5—25份的石墨,2-10份的炭黑,2-10的瀝青粉末和0.5-5份的脲甲醛樹脂,材料經壓膜成型后,在100-300°烘烤既得
5、 合成革是在人造革基礎上發展起來的一種皮革代用品,由于它模擬了天然的組織結構,因此比人造革有較好的透氣性、機械強度和片邊等加工性能,因此克服了人造革不能用于制鞋的缺點。合成革在透氣性、機械性能和耐老化性等方面雖仍次于天然革,但它有密度小、不怕蟲蛀、不發霉、制品尺寸穩定性和耐水性良好等優點。因此合成革已廣泛用于運動鞋、旅游鞋和各種箱包制品。
6、 合成革一般是以錦綸、滌綸等合成纖維無紡布浸漬聚酰胺或聚氨后成型制得微細多孔結構,再涂以表面層樹脂在水浴中凝固成微細多孔層,經水洗、干燥、燙平制得合成革初制品,最后再經各種表面處理,制得不同品種的合成革,如光面革、絨面革、搓紋革和壓花
7、 菲等。
8、 合成革的著色一般分為染料著色和顏料著色兩種。染料著色的缺點是耐熱性差,并易產生色移現象(染料在表面層中轉移或滲出)。顏料則不溶于溶劑,它以分散的粒子存在于樹脂之中。顏料和染料相比有較好的抗色移性,有較好的耐熱性和耐光性。
9、 炭黑用于黑色合成革的著色,也用于棕色或灰色合成革的調色。一般選用粒徑在10~50nm的炭黑,炭黑在樹脂中的配合量一般在2%~7%,添加量過少,著色效果不好,過多則會降低合成革的機械性能。在制備黑色合成革時,除表面層外,基礎也應用炭黑著色,以便獲得理想的黑度。
10、 初期的合成革著色是以顏料和增塑劑混煉成著色母料,再和樹脂混合。這種方法由于炭黑分散不好,而著色效果不好。
11、 現在的方法是在炭黑和樹脂中加入潤濕劑,混煉為炭黑粒子表面被樹脂包覆的著色樹脂,再加入溶劑使著色樹脂溶解制成炭黑良好分散液,再涂在基礎層上的方法。例如黑色聚氨酯合成革的著色方法是將聚氨酯55體積份,炭黑45體積份,丙醇8體積份、甲基異丁基甲酮8體積份在滾簡式混煉機中和滾簡表面溫度為100℃±7℃下混合在混合過程中潤濕劑逐漸揮發,然后冷卻,粉碎為著色樹脂。用四氫呋喃和環己酮以10:】配成的混合溶劑將上述著色樹脂溶化,制成樹脂含量20%體積濃度的溶液。然后,把這種溶液涂在無紡纖維構成的基礎層上,厚度為1.0mm,經水浴后,使聚氨酯凝固成微細多孔體。然后在120℃熱風干燥10min用這種方法制成的黑色合成革,其色調及透氣性均很好。
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