(六)炭黑分散狀況的表征與評(píng)價(jià)
在研究炭黑色母粒用分散劑之前，必須確定表征與評(píng)價(jià)色母粒中炭黑分散狀況的方法，這是對(duì)比、評(píng)價(jià)不同分散劑分散能力的出發(fā)點(diǎn)。這種方法必須是準(zhǔn)確的，否則無(wú)法正確反映分散劑的作用;同時(shí)還應(yīng)該是簡(jiǎn)單的，否則就會(huì)增加實(shí)驗(yàn)難度和消耗。
定性的方法一般是將色母粒在載玻片上熱壓成片或用母粒著色吹塑薄膜，然后用顯微鏡觀察、拍照，再根據(jù)視野或照片中炭黑大粒子的數(shù)目判斷其分散的好壞。顯然，這種方法并不準(zhǔn)確，只能大致地在不同樣品之間進(jìn)行對(duì)比。傳統(tǒng)的定量分析方法是所謂“壓力升”法，即在擠出機(jī)機(jī)頭后方設(shè)置一定數(shù)量和目數(shù)的濾網(wǎng)，在色母粒體系擠出時(shí)用壓力傳感器監(jiān)測(cè)濾網(wǎng)處的壓力變化(DF值)，以此作為評(píng)價(jià)炭黑粒度的指標(biāo)。這種方法雖然能夠同時(shí)反映出母粒體系加工性能的好壞，但過(guò)于復(fù)雜，而且原料與能量消耗較大。較為直接和準(zhǔn)確的方法是用圖像分析儀測(cè)定著色薄膜中炭黑的粒度分布，但也存在設(shè)備要求高，測(cè)試費(fèi)用昂貴的問(wèn)題。
鑒于此，作者用著色薄膜的“黑度”作為表征與評(píng)價(jià)炭黑色母粒中炭黑分散狀況的指標(biāo)。由于常規(guī)的加工設(shè)備(擠出吹膜機(jī)組)不能對(duì)炭黑的分散起有效作用，所以著色薄膜中發(fā)黑的粒度基本上就是色母粒中的粒度。
當(dāng)一束強(qiáng)度為I0的光照在黑色薄膜上時(shí)，除反射外，部分光線被其中的炭黑粒子阻擋和吸收，剩余部分透射。
設(shè)透射光強(qiáng)為I1，定義透射率(T)為:
透射率反映薄膜的透光能力，其倒數(shù)則代表了薄膜限擋光線的能力稱為阻光奉(O):
薄膜的黑度(D)定義如下:
根據(jù)以上定義可以看出，薄膜中炭黑粒子阻擋和吸收光線的能力越強(qiáng)，透射光強(qiáng)就越小，薄膜的黑度就越高，此時(shí)薄膜看上去就越黑，黑度可以用透射光密度計(jì)直接測(cè)量。
薄膜黑度與其其中炭黑粒子的分散狀況密切相關(guān)。相同濃度時(shí)，發(fā)黑的分散越好，薄膜黑度就越高。原因在于分散良好的炭黑粒徑較小，具有較大的比表面積，阻擋和吸收光線的能力更強(qiáng)，使透射光強(qiáng)更小。因此，可以用薄膜的黑度來(lái)反映發(fā)黑的分散狀況。相同著色濃度下，薄膜黑度越高，表明色母粒中炭黑的分散越好，
用擠出吹塑法得到的薄膜，不但不同樣品的厚度不可能相同，同一樣品不同部位的厚度也無(wú)法保持一致。由于黑度與厚度相關(guān)，所以在統(tǒng)計(jì)一個(gè)樣品和比較不同樣品的黑度時(shí)，必須消除膜厚因素的影響。由于黑度隨膜厚增加表現(xiàn)出近似線性的變化，故可以用求取線性平均的方法來(lái)處理數(shù)據(jù)。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中制備的薄膜厚度一般在0. 02mm左右，所以黑度的統(tǒng)計(jì)平均值最后都換算成膜厚0.02mm的對(duì)應(yīng)值，使不同樣品之間具有可比性。
