碳素墨水中色素炭黑的應(yīng)用

　　碳素墨水是辦公、繪圖、學(xué)習(xí)過程當(dāng)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?？捎^的耐曬、耐水、和久不褪色的特性。隨著產(chǎn)量的逐年增長(zhǎng)，現(xiàn)在碳素墨水已經(jīng)占到全國(guó)墨水產(chǎn)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(zhì)量?jī)?yōu)劣是制造墨水的關(guān)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(fèi)者關(guān)心的話題。

　　一般來說，色素炭黑的黑度指數(shù)分為四類，黑度指數(shù)是用炭黑計(jì)測(cè)得的相對(duì)數(shù)值，它是將炭黑分散在加熱過的亞麻油中，用黑度計(jì)測(cè)其反射光強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)反射光強(qiáng)度之比來顯示。如果黑度指數(shù)小于70，我們稱之為高色素炭黑，指數(shù)在70-80之間，我們稱之為中色素炭黑，指數(shù)在80-90之間是普通色素炭黑，指數(shù)在90以上為低色素炭黑。從這里不難看出，黑度的指數(shù)越小，它的黑度就越高。

　　其實(shí)無論采用何種方式生產(chǎn)的炭黑，它的物理化學(xué)性能都與炭黑粒子的表面特性有關(guān)，這些對(duì)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(duì)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(guī)則的比例關(guān)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(dǎo)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(huì)更黑。有一點(diǎn)值得注意，炭黑的粒徑越小，就越難分散，越難濕潤(rùn)，分散體的粘度也會(huì)增加，而分散不好，它的著色力會(huì)下降。

　　結(jié)構(gòu)方面，炭黑聚集體的形態(tài)對(duì)墨水的制造應(yīng)用至關(guān)重要。組成炭黑聚集體的粒子越多，鏈枝狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，我們說它的結(jié)構(gòu)就越高，我們稱之為高結(jié)構(gòu)炭黑，反之為低結(jié)構(gòu)炭黑。高結(jié)構(gòu)的炭黑DBP值較大，使用其生產(chǎn)的墨水的粘度也比較大，濕潤(rùn)時(shí)間較長(zhǎng)，分散能力好，但是黑度較低，著色力較低。低結(jié)構(gòu)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(duì)較少，因此容易被濕潤(rùn)。低結(jié)構(gòu)炭黑的聚集體較少，那么它的黑度和著色力會(huì)比較高。

　　除此之外，炭黑的表面含有許多的化學(xué)吸附的復(fù)合物，它主要是由于生產(chǎn)制造過程中的氧化作用或認(rèn)為的特異后處理，復(fù)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(tuán)。這些復(fù)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(rùn)，使其分散性和分散后的穩(wěn)定性大衛(wèi)增強(qiáng)，并且有著減少粒子重新附聚的傾向。

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