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炭黑和煤是人類早使用碳的形式，炭黑是含碳物質(zhì)（煤、天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不*燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物。

炭黑是一種廣泛應(yīng)用于輪胎、橡膠、涂料和油墨等領(lǐng)域的材料。由于炭黑顆粒大小和分散的穩(wěn)定性都會影響終產(chǎn)品的性能，所以對這些參數(shù)的表征極其重要。對分散在不同有機溶劑中的炭黑進行了測試，考察了不同炭黑分散體系的穩(wěn)定性。

應(yīng)用領(lǐng)域

1. 輪胎和橡膠制品

   作為橡膠的添加劑，用作填充劑或增強劑

2. 塑料和化學(xué)工業(yè)

   用于導(dǎo)電包裝層、涂料和薄膜

3. 涂料

   用于增強汽車、木材和航空航天工業(yè)等的著色或?qū)щ娦阅?/span>

4. 噴墨油墨和碳粉

   作為黑色著色劑，增強配方中顏色強度

炭黑產(chǎn)品由10到300納米的球形小顆粒組成。初級炭黑顆粒通常會形成較大的團聚體，團聚體往往會形成更大的團聚體。炭黑顆粒的大小很重要，因為它會影響炭黑粉末的顏色強度和分散性能。一般來說，通過減小粒徑，炭黑黑度會增強。

炭黑通常分散在水性介質(zhì)中，但在一些應(yīng)用中，粉體需要分散在有機溶劑中。表征有機溶劑中炭黑的穩(wěn)定性是非常重要的，因為它涉及到油漆、涂料、農(nóng)藥、潤滑技術(shù)和制藥工業(yè)等廣泛的應(yīng)用。

可以通過測定分散體系的zeta電位，粒徑分布，來確定適合分散炭黑的有機溶劑。

使用安東帕Litesizer 500儀器及其Univette配件，研究了炭黑不同有機溶劑分散體的粒徑分布及其穩(wěn)定性。

實驗準(zhǔn)備

使用以下有機溶劑制備了三種炭黑分散體:

樣品1:甲苯-Toluene(介電常數(shù)2.38)

樣品2:庚烷-Heptane(介電常數(shù)1.91)

樣品3:MEK(介電常數(shù)15.94)

所有樣品的終濃度均為1 mg/mL。將分散液超聲15分鐘，靜置過夜。然后將900μl 樣品的上清液轉(zhuǎn)移到石英樣品池中，將安東帕Univette電極浸在此石英樣品池中。此樣品池可同樣用來測量樣品的粒徑分布。每個樣品在25°C下重復(fù)測量三次

實驗分析

樣品1(甲苯Toluene)

甲苯為溶劑的炭黑分散液zeta電位測量值為-212.5 mV，表明此分散液非常穩(wěn)定。測量的zeta電位分布如圖1所示，結(jié)果匯總在表1中。

如圖2所示，分散在甲苯中的炭黑粒徑分布呈單峰，平均粒徑為876.5 nm，說明不存在較大的顆粒和團聚體。這與樣品的高zeta電位值結(jié)論一致，這表明樣品是穩(wěn)定的，無團聚趨勢。

樣品2(庚烷Heptane)

樣品2測得的zeta電位值極低，平均值為-5.1 mV，其分布如圖3所示。因樣品制備后，沉淀非常明顯，且有明顯的上清液。所以較低的電位值在預(yù)期范圍內(nèi)。

此樣品雖然可測得一個電位值，但粒徑測試確無法得到一個可靠值。因為樣品濃度（散射體積）太低，這可以從粒徑測試中的低光子計數(shù)率(43.9 kcounts / s)看出(圖4)。這表明，分散液中顆粒數(shù)非常低，大部分樣品顆粒沉淀在底部，此樣品不穩(wěn)定。

樣品3(MEK)

MEK為溶劑的炭黑分散液粒徑分布呈現(xiàn)雙峰，雙峰的位置分別是255.3 nm和2318 nm(圖6)。分散液電位值為-286.6 mV(圖5中，表1)，非常穩(wěn)定。但雙峰中大粒徑顆粒的存在表明，盡管初級粒子之間的靜電排斥非常高，但樣品仍趨于團聚，進而形成更大粒徑的團聚體。

結(jié)論

通過對三種炭黑分散液樣品的穩(wěn)定性和粒徑分布進行了研究。結(jié)果表明，分散液的質(zhì)量和穩(wěn)定性在很大程度上取決于所用的分散劑。安東帕Litesizer 500儀器及其Univette樣品池可用來有效測試有機溶劑樣品的粒徑和Zeta電位。

安東帕Litesizer 500 是用于表征分散型樣品和溶液中納米顆粒以及微顆粒的儀器。它可通過測量動態(tài)光散射 (DLS)、電泳光散射 (ELS) 和靜態(tài)光散射 (SLS) 來測定顆粒尺寸、zeta 電位和分子量。
此外，Litesizer 500 是一款基于 DLS 的顆粒分析儀可以對樣品的折光率進行簡潔明了的測量。