颜料碳黑是最难分散的颜料之一，因此炭黑比任何其它颜料更需要彻底分散在载体中。虽然几乎所有炭黑用户都或多或少地掌握一些有效分散炭黑的技巧，但对炭黑分散过程和机理的了解就显得相对薄弱，所以有必要在此对炭黑的分散过程和机理做一简要描述。

颜料碳黑的分散过程和机理

颜料碳黑的分散过程是物理过程，在这个总过程中还包括许多独立的子过程。炭黑在另一种介质中被分散，实际就意味着碳黑粉末中的附聚物被破坏为较小粒子，并同时被介质所润湿。炭黑的分散过程也伴随有炭黑粒子的随机均匀分布过程，如果介质粘度较低，则已分散的炭黑粒子就会由于粒子间的吸引力而容易聚集，即所谓的颜料粒子再附聚作用。这种作用会降低炭黑的着色强度，为防止再附聚作用的发生，必须使炭黑分散状态稳定化。

颜料碳黑的分散过程可以分为以下四个阶段：

1、破碎：由于商品级颜料碳黑的通常细度(45μm)远远不符合下游领域的最终要求，所以在使用炭黑时必须对炭黑进行破碎分散操作，也只有将炭黑破碎分散到一定细度范围时，才能使炭黑的着色性能或其它所需要的性能充分发挥出来。例如，发生在挤出机、捏合机、三辊机、密炼机、高搅机、球磨机、砂磨机等中的操作过程均是颜料炭黑的破碎。做为颜料的特性，炭黑的破碎程度同样与自身粒子的“坚牢度”有关。

2、 润湿：自由碳黑粒子表面与周围介质的相互作用是炭黑被润湿的重要因素。炭黑润湿的能量关系可用热力学定律来解释，其中炭黑表面张力和表面能是润湿热的重要辅助参数，也可以从动力学角度描述炭黑粉末和附聚物的润湿过程。润湿时间不但与炭黑粉末的孔隙及几何结构有关，还随介质粘度提高而增加，并随润湿张力增大而减少。在实用条件下，升高温度可以加速润湿过程，但温度升高(粘度降低)又会导致剪切力(破碎作用)降低。润湿体积可作为炭黑孔体积或填充密度的量度，它与炭黑的相对着色强度密切相关，因此间接与炭黑在最终制品中分散质量有关。所以，在实际操作中为了提高炭黑的分散性，往往在介质中掺入了低分子量的添加剂(如增朔剂或粘度促进剂等)。

3、分布：通过提高加工温度和降低体系粘度，使体系处于湍流条件下；以及延长炭黑在加工设备内的停留时间；可以使被润湿的炭黑粒子达到最佳分布。但是，在实际操作中，延长停留时间将受到产量要求的限制。因此，对于塑料行业，通常在注朔机和挤出机中安装鱼雷头、多孔板、剪切部件以及加设捏合段和采取其它设计措施，以提高破碎作用和延长停留时间。

4、内聚力：由于炭黑粒子之间存在吸引力(偶极、氢键和静电力)，因此必须依靠外界能量来克服吸引力，才能达到分散目的。炭黑的分散性和它的粒度分布有密切关系，粒度小的炭黑具有较大的比表面积，并且存在热力学上的不稳定性，从而容易产生再附聚作用。在实际操作中，添加分散剂涂覆在炭黑粒子表面，从而降低炭黑粒子之间的内聚力，有助于避免炭黑分散操作困难。