炭黑和煤是人類早使用碳的形式,，炭黑是含碳物質（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,。

炭黑是一種廣泛應用于輪胎、橡膠,、涂料和油墨等領域的材料,。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。

應用領域

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. 塑料和化學工業(yè)

   用于導電包裝層,、涂料和薄膜

3. 涂料

   用于增強汽車、木材和航空航天工業(yè)等的著色或導電性能

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中，但在一些應用中,，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、潤滑技術和制藥工業(yè)等廣泛的應用,。

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期范圍內。

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。結果表明,，分散液的質量和穩(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。