O negro de carbono supercondutor, também chamado de toner, é comumente usado como pigmento e carga na indústria. Ele pode conferir uma cor preta brilhante a tintas, vernizes, tintas de impressão, plásticos, etc. Além disso, é resistente aos raios UV, ácidos e álcalis.
Em aplicações de produção, o pó de negro de fumo pode se espalhar uniformemente em diversos meios. Isso permite que o desempenho do pó de negro de fumo seja melhor avaliado. O grupo de pigmentos se decompõe. À medida que se dispersam, a área superficial do pigmento e a absorção de óleo aumentam. No entanto, se a área superficial do negro de fumo aumentar mais rapidamente do que a sua capacidade de umedecimento, a viscosidade aumentará rapidamente. A viscosidade permanecerá relativamente estável até que todas as superfícies do pigmento estejam completamente umedecidas.
Resolva esse problema comum. Use mais dispersantes com melhor poder de molhagem. Aumente a dosagem. Primeiro, disperse em baixa velocidade para controlar a força de cisalhamento e diminuir a aglomeração do negro de fumo.
A dispersão de pó de negro de carbono supercondutor foi umedecida, triturada e estabilizada. Os dispersantes desempenham um papel crucial nesse processo. Sem um dispersante, a dispersão torna-se mais difícil e menos eficiente. A pasta pode flocular e precipitar, além de ficar instável. Consequentemente, o uso em tintas, vernizes e pigmentos pode causar diversos problemas, como partículas, brilho excessivo, cores em suspensão, etc.
O pó de negro de fumo possui partículas pequenas e baixa massa molecular. Por isso, alguns fabricantes o transformam em flocos ou grânulos para reduzir a poluição atmosférica proveniente das fábricas. No entanto, essa técnica dificulta a aplicação dos toners.
Durante a fabricação, a pressão comprime o pó de negro de fumo esférico. Esse processo continua até que as partículas consigam manter sua forma sem a adição de outros materiais. O pó de negro de fumo com baixa pigmentação e formato granular apresenta muitos agregados, com cerca de 250 nm de diâmetro. Em contraste, os agregados de negro de fumo com pigmentação média são muito menores, com cerca de 50 nm.
É necessário um certo tempo para que o pó de negro de carbono supercondutor seja umedecido. Se a superfície for polida muito rapidamente, a nova interface do negro de carbono será umedecida tarde demais. Isso fará com que o negro de carbono se aglomere e engrosse. Portanto, a escolha de um bom agente umectante pode controlar a velocidade de polimento, reduzindo o espessamento.
A escolha dos agentes umectantes e dispersantes é crucial. O processo e o equipamento de dispersão também são críticos. A intensidade da cor preta do negro de fumo deve-se ao tamanho de suas partículas. Partículas menores têm uma área de superfície maior e, consequentemente, são mais pretas. Isso ocorre porque as partículas primárias se fundem em agregados primários. No entanto, a quantidade de partículas ainda é importante. Quando as partículas são finas, os agregados têm uma área maior, resultando em uma cor mais escura e melhor proteção contra raios UV.
O negro de fumo de partículas finas absorve mais luz do que o negro de fumo de partículas grossas. Portanto, possui um poder de tingimento mais forte. No entanto, quando o tamanho das partículas é reduzido, a tonalidade torna-se marrom-amarronzada. Isso ocorre porque a luz azul é mais absorvida.
Partículas primárias pequenas conferem ao negro de fumo uma área de superfície maior, o que dificulta sua dispersão. O tratamento geralmente ajusta a umidade e a dispersão.
O tamanho das partículas de negro de fumo, sua área superficial específica e seu desempenho são fatores-chave. Uma área superficial específica pequena significa alto desempenho. Uma área superficial específica grande significa baixo desempenho. Partículas pequenas são escuras. Partículas grandes são claras. Elas têm maior viscosidade. Apresentam menor condutividade e absorção de raios UV. Dispersam-se mal, mas molham com facilidade. Podem ser lentas ou rápidas. As rápidas têm baixo desempenho.
Em segundo lugar, as partículas estruturais de negro de fumo existem como partículas primárias. Elas também formam aglomerados sinterizados durante a produção. Tais agregados são ligados quimicamente pelas partículas primárias.
No processo de aglomeração, o negro de fumo apresenta muitos agregados primários em forma de cadeia. É denominado negro de fumo de alta estrutura. O negro de fumo apresenta baixa estrutura quando seus agregados primários são compostos por partículas com menos ramificações. É denominado negro de fumo de baixa estrutura. A estrutura do negro de fumo é a forma dos agregados de negro de fumo. Geralmente, quanto mais compacta a cadeia, maior a estrutura. Quanto menor a cadeia, menor a estrutura do negro de fumo.
Está ficando mais difícil de dispersar. Possui maior condutividade e menor molhabilidade. Está ficando mais rápido e mais lento. Tem maior viscosidade e menos cor. Possui menos preto, poder de preenchimento e brilho. Seu poder de tingimento está aumentando.
Em terceiro lugar, a composição química da superfície varia. Os métodos de produção do negro de fumo criam diferentes composições químicas na superfície. A superfície do negro de fumo apresenta diferentes grupos funcionais contendo oxigênio (como carboxila, lactona, fenol, carbonila, etc.). O negro de fumo com alto teor de grupos oxigenados geralmente apresenta alto teor de voláteis. Também apresenta boa coloração e atividade. A amostra de negro de fumo é aquecida a 825 ± 25 °C, e os voláteis do negro de fumo são expressos como perda de massa. Quanto maior o número de grupos contendo oxigênio no negro de fumo, maior o teor de voláteis.
Em quarto lugar, o negro de fumo possui alta densidade e higroscopicidade devido à sua grande área superficial.
A quantidade de umidade absorvida pelo negro de fumo é determinada principalmente pela área da superfície. Você pode tomar medidas para reduzir a higroscopicidade do produto. Isso é especialmente importante durante o acondicionamento, armazenamento e transporte.
A alta umidade (higroscopicidade) pode causar problemas durante o processamento. Portanto, alguns tipos de negro de fumo necessitam de embalagens especiais.
A quantidade de negro de fumo no plástico depende do tipo de dispersão. Também depende das propriedades da resina. Mas a capacidade de processá-lo é igualmente fundamental.
Atualmente, a maioria dos equipamentos de dispersão consegue aplicar forças de cisalhamento. Isso é suficiente para dispersar as partículas uniformemente. Precisamos decidir como utilizar o negro de fumo em plásticos. Essa escolha influencia a seleção de propriedades como coloração, proteção UV ou condutividade.