色素炭黑的基本性質(zhì)與分類
炭黑由碳組成，通常被定無機(jī)顏料為類，是烴類經(jīng)氣相不完全燃燒或熱烈解而成的黑色粉末狀物質(zhì)。由于生產(chǎn)工藝的不同，通過不同的工藝條件可得到各種性質(zhì)不同的產(chǎn)品。
炭黑粒子具有微晶結(jié)構(gòu)，碳原子的排列方式類似于石墨，組成六角形平面，通常3-5個(gè)這樣的層面組成一個(gè)微晶，由于炭黑微晶的每個(gè)石墨層面中，碳原子的排列是有序的，而相鄰層面間碳原子的排列又是無序的，所以又叫準(zhǔn)石墨晶體。
顏料炭黑的粒子細(xì)度可低至5nm，一般說來，粒子不是孤立存在的，而是多個(gè)粒子通過碳晶層互相穿插，形成鏈枝狀。不同生產(chǎn)工藝可得到粒徑范圍極廣的粒子，燈黑生產(chǎn)工藝得到的產(chǎn)品相對(duì)粗糙，而氣黑生產(chǎn)工藝可得到精細(xì)的產(chǎn)品。用爐黑生產(chǎn)工藝可得到幾乎所有粒徑范圍的色素炭黑，同一品種其粒子大小并不完全相同，呈現(xiàn)一個(gè)粒徑分布范圍。一般來說，粒子較細(xì)的品種，粒徑分布較窄。
黑度是指色素炭黑所具有的黑色呈現(xiàn)強(qiáng)度。作著色時(shí)，黑度主要基于對(duì)光的吸收，對(duì)于特定濃度的色素炭黑，越細(xì)小，則光吸收程度越高。黑度除了受內(nèi)部的光吸收外，也受由于粒子表面幾何機(jī)構(gòu)的影響而產(chǎn)生了具有增亮效應(yīng)的光散射，這會(huì)降低黑度。隨著粒徑的減小，光散射程度降低。只有對(duì)于很細(xì)的色素炭黑，提高濃度才能提高黑度，對(duì)于粗大的炭黑，具支配因素的光散射程度因其數(shù)量增加而提高，黑度反而相應(yīng)降低。
著色強(qiáng)度：著色強(qiáng)度可以理解為抵消白色顏料增白能力的效果。著色強(qiáng)度也是隨著原生粒子的粒徑減小和結(jié)構(gòu)的減小而提高。
色調(diào)：“炭黑粒子”的光散射程度，隨著粒徑的減小而降低，除了影響增光效應(yīng)，也影響色調(diào)，原因如下： 當(dāng)可將光穿過一主色為黑色的著色層時(shí)，短波的藍(lán)光比長(zhǎng)波的紅光的散射效應(yīng)更強(qiáng)烈。炭黑越細(xì)，這種效應(yīng)越顯著。紅光成分由于散射損失較小，因此進(jìn)入著色層的深度大一些。藍(lán)光總體散射強(qiáng)烈，在相反方向，即后方的散射也強(qiáng)烈，于是又從著色層中反射出來。當(dāng)觀察反射過程時(shí)，精細(xì)的炭黑著色的出現(xiàn)藍(lán)色色調(diào)，會(huì)給人黑度更高的感覺。如果炭黑粗大，則相應(yīng)地呈現(xiàn)棕色色調(diào)。 當(dāng)觀察透射過程時(shí)，相同的著色層（不完全透明的薄膜）的色調(diào)關(guān)系正好相反，隨著粒徑的減小，散射較強(qiáng)的藍(lán)光穿過著色層的深度較小，即藍(lán)光穿過著色層至另一面成分較少，從另一面穿出來。因此，由于在觀察的那一面缺少藍(lán)光成分，著色層在透射過程中觀察時(shí)，便呈現(xiàn)棕色色調(diào)。 當(dāng)以鈦白粉調(diào)灰（灰色色調(diào)）時(shí)的情形，與在透射過程中觀察主色的著色狀況相似，光線在含有黑色顏料塑料片中的白顏料中來回散射，越小粒徑的炭黑，會(huì)使可見光內(nèi)藍(lán)光的散射越強(qiáng)，因此較多其余的紅光部分便透射過來，呈現(xiàn)出帶黃色色調(diào)的灰色，相反地，如著色時(shí)用粗粒徑的炭黑，尤其是較為粗大的燈黑，則會(huì)得到帶藍(lán)色色調(diào)的灰色。
色素炭黑越細(xì)，聚集體之間接觸點(diǎn)便越多，結(jié)果它們之間內(nèi)聚力越強(qiáng)，當(dāng)把顏料黑摻入料，即開始進(jìn)行均勻分布時(shí)，則對(duì)分散要作的功便大，以把粒子分隔開來，最終達(dá)到最高的黑度和著色。與高結(jié)構(gòu)炭黑相比，低結(jié)構(gòu)炭黑較有可能達(dá)到高的濃度，但在分散過程中卻因此需要較大分散力。分散性能受結(jié)構(gòu)程度的影響，由于高結(jié)構(gòu)炭黑具有良好的分散性能，所以其著色強(qiáng)度也就自然較強(qiáng)。
