炭黑是油墨中用得最多的黑色颜料,和其它可用于油墨的黑色颜料,如骨碳、石墨、氧化铁黑、苯胺黑等对比,炭黑的光学性能、耐候性、耐化学品性均较好。
炭黑基本性质对油墨性能的影响
炭黑粒径(比表面积)、结构与油墨性能的关系可归纳于表1。当粒径较大(比表面积较小),结构较高时,油墨性能和表中的趋势相反。
炭黑对印刷效果的影响
印刷品的颜色取决于油墨的颜色及其光学性质,而炭黑的性质又对黑色油墨的黑度、着色力、光泽、色相有重大影响。炭黑的黑度和着色力与炭黑的粒径(比表面积)、结构密切相关。炭黑粒径小(比表面积大)、结构低时,吸收光和散射光的作用大,则黑度和着色力高。但粒径小于16~20nm 时,由于炭黑难分散,炭黑被白色颜料粒子遮盖以及油墨透明度增加等原因,着色力会降低。光泽和炭黑的结构性、分散性有关,结构低、分散度高时,光泽就好。在淡色体系中,炭黑粒径小时趋于红相,炭黑粒径大时则趋于蓝相。这是因为粒子大时,波长长的光散射多,并被炭黑吸收,因此波长短的光反射较多,即趋于蓝相。为了消除红相,可用蓝色颜料作补色剂。
炭黑基本性质和油墨流动性的关系
(1)粒径(比表面积)
炭黑粒子小(即粒径小,或比表面积大)时,单位质量的粒子数和表面积就大,流动性变差。换言之,炭黑粒径小(比表面积大),油墨的流动性差。
(2)结构
一般而言,炭黑的结构高时,容易在连结剂中形成三维网络,在网络的空隙中,吸留的(连结剂)树脂、油脂、溶剂等较多,因此油墨的粘度也较高,并显示出较大的触变性。而炭黑结构低时空隙少,粘度低,并显示良好的流动性。因此,油墨希望采用结构较低的炭黑,其 DBP 吸收值在 45~120cm/100g 为佳。
(3)表面化学性质(挥发分)
炭黑的挥发分成分包括炭黑表面的含氧基团(羟基、醌基、内酯基)和表面吸附的含氧化合物,这些成分起着类似于表面活性剂的作用,可促进连结剂在研磨、混合时对炭黑的润滑和分散作用,从而使油墨的流动性提高,触变性和屈服值降低。当炭黑的挥发分低于 4%时,油墨的流动性和分散性均较好。