碳素墨水中色素炭黑的應用

　　碳素墨水是辦公、繪圖、學習過程當中一種十分重要的書寫繪畫工具，它是以炭黑為主要著色原料，具有非常可觀的耐曬、耐水、和久的特性。隨著產量的逐年增長，現在碳素墨水已經占到墨水產量的20%以上。墨水中主要的原料炭黑，我們也稱之為色素炭黑。色素炭黑的質量優劣是制造墨水的關鍵。而墨水的書寫流利性與墨水中炭黑的懸浮性一直都是廠家和消費者關心的話題。

　　一般來說，色素炭黑的黑度指數分為四類，黑度指數是用炭黑計測得的相對樹枝，它是將炭黑分散在加熱過的亞麻油中，用黑度計測其反射光強度標準反射光強度之比來顯示。如果黑度指數小于70，我們稱之為高色素炭黑，指數在70-80之間，我們稱之為中色素炭黑，指數在80-90之間是普通色素炭黑，指數在90以上為低色素炭黑。從這里不難看出，黑度的指數越小，它的黑度就越高。

　　其實無論采用何種方式生產的炭黑，它的物理化學性能都與炭黑粒子的表面特性有關，這些對碳素墨水的性能都有一定的影響。

　　拿粒徑與比表面積來說，粒徑越小，比表面積就越大，它對光的吸收和散射作用也就越大，炭黑也就越黑。但是炭黑的粒徑一般與其黑度成不規則的比例關系，粒徑越小，黑度越大，這是由于炭黑粒徑減小了，而比表面積增加了，這就導致它可以吸收較多的入射光，從而是反射光減少，以肉眼觀看的話，它的黑度會更黑。有一點值得注意，炭黑的粒徑越小，就越難分散，越難濕潤，分散體的粘度也會增加，而分散不好，它的著色力會下降。

　　結構方面，炭黑聚集體的形態對墨水的制造應用至關重要。組成炭黑聚集體的粒子越多，鏈枝狀結構復雜，我們說它的結構就越高，我們稱之為高結構炭黑，反之為低結構炭黑。高結構的炭黑DBP值較大，使用其生產的墨水的粘度也比較大，濕潤時間較長，分散能力好，但是黑度較低，著色力較低。低結構的炭黑由于炭黑聚集體之間的吸收力較大，所以較難分散，又由于它的空隙較小，包容的空氣也相對較少，因此容易被濕潤。低結構炭黑的聚集體較少，那么它的黑度和著色力會比較高。

　　除此之外，炭黑的表面含有許多的化學吸附的復合物，它主要是由于生產制造過程中的氧化作用或認為的特異后處理，復合物主要含有羧基、醌基、丙脂基、酚基、烴基等不同形式的吸附含氧基團。這些復合物起著類似于表面活性劑的作用，從而使炭黑表面容易被濕潤，使其分散性和分散后的穩定性大衛增強，并且有著減少粒子重新附聚的傾向。

　　炭黑的表面化學性能主要取決于炭黑的生產方式和氧化后的處理方式，通常用揮發分和表面酸度(PH值)來表征。一般的爐法色素炭黑，它的揮發分含量有1%，表面呈堿性。經過氧化后處理的炭黑表面呈酸性，揮發分含量可以提高2%以上。制造碳素墨水應該選擇表面含有化學吸附含氧基團較多的炭黑，特別是含烴基、羧基等較強親水基多的碳黑，以利于炭黑在水中長期懸浮，使墨水有更好的穩定性。





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