水性汽车涂料用炭黑分散剂的技术研究

炭黑色浆用分散剂一、炭黑色浆是个啥。

炭黑色浆呢，就是那种黑乎乎的东西啦，它在很多地方都有用处哦。

比如说咱们常见的一些涂料呀，油墨呀，甚至是塑料制品上面的颜色，很多时候都有炭黑色浆的功劳。

它就像一个小小的魔法颜料，能给各种东西染上那种深沉又神秘的黑色。

不过呢，炭黑色浆有个小脾气，它自己很容易聚在一起，就像小朋友们爱抱团一样。

这时候呢，就需要分散剂来帮忙啦。

二、分散剂来救场。

分散剂就像是炭黑色浆的小管家。

它的任务就是把那些聚在一起的炭黑色浆小颗粒给分开，让它们能够均匀地分布在各种材料里。

你可以想象一下，炭黑色浆小颗粒是一群调皮的小蚂蚁，分散剂就是那个指挥小蚂蚁排队的小队长，让小蚂蚁们整整齐齐地排列好，这样整个队伍看起来就很和谐啦。

分散剂是怎么做到的呢？它有一种特殊的本领，就是能够降低炭黑色浆小颗粒之间的吸引力。

就好比小蚂蚁们之间本来有很强的吸引力，都挤在一起，分散剂就像给它们每个小蚂蚁都穿上了一件特殊的衣服，让它们互相之间不再那么黏糊，这样就可以各自散开啦。

三、分散剂的种类。

1. 阴离子型分散剂。

这种分散剂可是很常见的呢。

它带有负电荷，就像一个带着小尾巴的小精灵。

它会和炭黑色浆小颗粒结合，然后因为电荷的作用，让小颗粒互相排斥，就这么轻松地把它们给分散开了。

而且呀，阴离子型分散剂在水性体系里表现得特别好，就像在水里游泳的小鸭子一样自在。

2. 非离子型分散剂。

非离子型分散剂呢，它没有电荷，但是它有自己独特的本事。

它会在炭黑色浆小颗粒周围形成一种保护膜，就像给小颗粒穿上了一层柔软的铠甲。

这层铠甲可以防止小颗粒之间互相碰撞黏在一起，也能让它们在各种环境里都乖乖地分散着。

这种分散剂在油性体系里就比较受欢迎啦，就像一个在油锅里还能把事情处理得井井有条的大厨。

四、选择分散剂的小窍门。

1. 看相容性。

如果要选择合适的分散剂，首先得看它和炭黑色浆以及使用的体系是不是相容。

就像找对象一样，得两个人合得来才行。

如果不相容的话，那可就糟糕啦，就像油和水一样，怎么都搅不到一起去。

用于分散有机颜料和炭黑的润湿分散剂的选择（二）4高分子量润湿分散剂的新品种 - CPT聚合物常见的用于分散有机颜料和炭黑的高分子量润湿分散剂从化学结构上分类，主要有聚氨酯、丙烯酸酯、高分支多胺等种类。

其中丙烯酸酯类型的分散剂在不同时期有着不同的合成技术，粗略可以将它们分为两大类，即随机自由基聚合技术和可控聚合技术（CPT，即Controlled Polymerization Technologies）。

可控聚合技术也叫活性聚合技术，最早始于上世纪50年代所发现的阴离子聚合技术，但直到80年代发现了可控聚合技术之一的基团转移聚合方法，才开启了这种技术的工业应用之门。

到了90年代，各种形式的活性自由基聚合技术的出现又使可控聚合技术的发展登上了一个新台阶。

可控聚合变得越来越容易实现，制造成本大幅降低，其应用越来越普及。

所以，可控聚合技术包括了不同时期所发现的不同类型的聚合技术，这种技术只能应用于丙烯酸单体的聚合。

采用随机自由基聚合方法进行高分子聚合时，各个高分子链的反应无法保证同时进行、保持同步，因此各个高分子链的反应有先有后，有些聚合物链在反应过程中已失去了活性的时候，另一些聚合物链则还具有活性。

最终得到的高分子产物为随机共聚物，高分子中各种单体的位置均为随机分布。

因此，该方法无法在聚合物链中对特殊官能团或极性进行定位，也无法得到结构化的聚合物，如嵌段共聚物或梯度共聚物。

每个分子的分子量相差很大，分子量分布很宽，一般多分散性系数大于2。

与此相反，可控聚合技术让单体的聚合反应以均匀、同步的方式进行。

由于不存在副反应，所有的共聚物都具有相同的反应进程，从而得到分子量分布较窄的聚合物，如图3所示。

图3随机共聚物（FRP）与可控聚合物（CPT）的分子量分布对比可控聚合技术所合成的聚合物分子量分布较为狭窄，这对降低色浆粘度、提高分散剂的相容性范围极为有利。

更重要的是，很多CPT润湿分散助剂具有高分散性能，例如特别适用于分散有机颜料和炭黑等难以分散的颜料。

水性涂料用高分子分散剂的研究进展水性涂料用高分子分散剂的研究进展张方志1，李元杰1，王峰1，刘红英2（1.山东省科学院新材料研究所，山东济南 250014；2.德州学院，山东德州 253023）在涂料等化工产业中，颜料的分散是涂料制造技术的重要环节。

为了使涂料中的有机、无机颜料得到均一稳定分散，经常使用分散剂。

分散剂在涂料的贮存、涂装操作、涂膜的形成、涂料的性能等方面有着重要作用。

尽管传统的分散剂在水性分散介质中显示出有效的分散稳定作用，但由于它们在颜料粒子表面的吸附不十分牢固，容易从粒子表面上解吸从而导致被分散的粒子重新聚集或沉淀，体系的长期稳定性欠佳，对漆膜外观、硬度及耐老化等性质也有不利影响。

为克服传统分散剂的局限性，近年来开发并应用了高分子分散剂。

高分子分散剂是指分子质量在数千以上的具有表面活性的高分子化合物，本质上属于表面活性剂。

其概念是在20 世纪80 年代初期首次提出的，80 年代中期推出相关产品并进入推广应用阶段。

高分子分散剂对颜料的分散有显著效果，尤其对润湿性、稳定性等方面有相当大的作用，对颜料的应用性能也有较大改善，已成为新一代的高效分散剂。

目前，全世界只有ICI、DuPont、Sun Chemical、KVK 等少数几家国际知名的大公司生产这种产品（主要是ICI 公司的Solsperse 系列产品）［1］，生产技术严密封锁，产品以垄断价格出售。

我国对聚合物分散剂的研究起步较晚，在90 年代才有聚合物分散剂的综述性报道。

［2］近年来，我国也开发了一些聚合物分散剂品种，如NBZ－3、DA－50、WL 系列等，但效果不理想，产品也未系列化。

关于分子量的分布和分散剂链基团的选择基础理论研究较少，产品的性能与国外同类产品相比还有很大差距。

1 水性涂料用高分子分散剂的结构特征及在颗粒表面的吸附1.1 水性涂料用高分子分散剂的分子结构特征高分子分散剂通过静电斥力和立体位阻障碍作用来维持颜料粒子在介质中的性能，为了使分散体系均匀稳定并满足性能要求，吸附在颗粒表面的高分子分散剂的分子结构需要具备以下两个特征：①与固体颗粒表面能形成牢固的结合的锚固段，如－COOH、－COO－、－NR2、－NR3+、－SO32－、－PO43－、－OH 等；②在分散介质中有一定长度的溶剂化链段，如聚乙二醇。

碳黑分散剂的使用方法1、碳黑分散剂是一种高纯度、具有良好分散性和稳定性的颜料，它能有效地改变碳黑颜料的散散、流变和抗磨性能，粒度分布更均匀，使碳黑具有更好的分散性和可塑性。

2、在使用碳黑分散剂前，应对混合材料进行完全的研磨、分散和流动，使其完全空腔化。

然后，加入必要的助剂和碳黑分散剂，助剂数量取决于工艺和产品性能要求。

3、使用具有良好润湿能力的碳黑分散剂，可以有效地降低碳黑的气孔能力，使其分散性更好，提高颜料的覆盖力，获得较高的流动性能，让碳黑形成较好的填满能力，为模型表面提供更好的阻隔性和耐磨性能。

4、合适的分散技术是碳黑分散剂使用的关键。

合适的搅拌系统，如强力搅拌器或细小的搅拌机，可以获得理想的分散效果，而低转速的搅拌器，可能造成因沉降分散不良而出现结晶或分层现象。

5、一般采用持续或反复分散法，定时停机以提取部分混合物，使其性能有舒适和可控的。

搅拌过程中应查看颜料的分散情况，以确定搅拌时间及转速，一般可以在?6、在使用碳黑分散剂时应增加外部温度至50~60℃，以便更好地分散材料，并确保材料的稳定性，以避免结晶或分层现象出现，并减少表面的疏松程度。

7、碳黑分散剂的用量一般为1%-3%，不能过多使用，以免影响碳黑的稳定性和分散性。

8、采用碳黑分散剂的其它搅拌条件与普通碳黑混合时完全相同，混合时间在7-10min 以内，使混合液保持充分分散均匀，并综合考虑产品性能，以确定最佳的搅拌时间。

9、在使用碳黑分散剂时，应确保搅拌室的温度较低，以减少搅拌粘性，充分考虑混合材料的湿度，比例，温度，保证碳黑的高稳定性。

10、无论何种产品，使用碳黑分散剂前都应充分测试，综合考虑工艺要求和预期性能，使选用的分散剂最佳匹配，有效获得最佳性能和效果。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710096829.X(22)申请日 2017.02.22(71)申请人 海门市瑞泰纺织科技有限公司地址 226100 江苏省南通市海门市四甲镇南京路78号(72)发明人 姜惠敏　(51)Int.Cl.C09D 17/00(2006.01)(54)发明名称一种水性炭黑色浆分散剂及其在制备炭黑色浆中的应用(57)摘要本发明公开了一种水性炭黑色浆分散剂及其在制备炭黑色浆中的应用。

所述水性炭黑色浆分散剂以羧甲基半纤维素钠为分散剂，应用于制备水性炭黑色浆，所述羧甲基半纤维素钠分散剂为半纤维素改性得到，其取代度为0.8-1.8。

本发明中所用羧甲基半纤维素钠分散剂为半纤维素改性得到，是植物资源的有效利用，生产成本低，具有很好的可降解性；本发明中炭黑色浆的制备过程简单，以水为溶剂，绿色环保；本发明中羧甲基半纤维素钠分散剂应用在制备炭黑色浆中，分散性能好，分散后色浆粒径小，离心稳定性高，具有很好的温度稳定性和储藏稳定性；本发明不仅解决了植物资源的有效利用问题，同时得到了一种水性炭黑色浆，分散性能优良，具有极好的社会效益。

权利要求书1页 说明书4页CN 108456462 A 2018.08.28C N 108456462A1.一种水性炭黑色浆分散剂，其特征在于以羧甲基半纤维素钠为分散剂，应用于制备水性炭黑色浆，所述羧甲基半纤维素钠分散剂为半纤维素改性得到，其取代度为0.8-1.8。

2.根据权利要求1所述的水性炭黑色浆分散剂，其特征在于，半纤维素改性得到的羧甲基半纤维素钠分散剂的取代度为1.5。

3.根据权利要求1所述的水性炭黑色浆分散剂，其特征在于，所述水性炭黑色浆由下述重量份的物质组分组成：羧甲基半纤维素钠分散剂1-6份，炭黑10-28份，水75-89份。

4.根据权利要求1所述的水性炭黑色浆分散剂，其特征在于，所述水性炭黑色浆由下述重量份的物质组分组成：羧甲基半纤维素钠分散剂2份，炭黑13份，水85份。

炭黑分散剂的作用原理
活性炭黑分散剂是一种外加剂，其主要用于稳定各种材料，包括涂料、胶粘剂、塑料、橡胶和纺织品。

活性炭黑本身也可以增加颜色、光泽和降低涂料的溶解度等特性，所以它
有很多应用。

活性炭黑分散剂的作用原理大致可以分为两个部分：一是调节材料的特性，二是降低
涂料的溶解度。

首先，活性炭黑具有很强的分散性，而且有吸附作用。

在涂料表面，活性
炭黑的颗粒会形成一种网状结构，形成一个复合结构。

这样，活性炭黑就可以有效地降低
涂料的溶解度，使涂料更加稳定，减缓物料被水、溶剂等介质溶解。

另外，活性炭黑还可以调节涂料的物理性质，比如，它可以增黑涂料的颜色，改善涂
料的光泽度，增加涂料的抗紫外线性，减少涂料的擦拭磨损性，以及提高涂料的热稳定性。

因此，活性炭黑是一种常用的颜料，被用于制造各种各样的涂料。

此外，活性炭黑分散剂还可以用于降低涂料的表面张力，改善印刷和卷染的美观性，
常用于织物和皮革表面改善。

总之，活性炭黑分散剂是一种主要用于外加剂中的常用成分，具有调节材料特性、降
低涂料溶解度、降低表面张力和改善表面美观性等多种作用。

水性分散剂在碳黑色浆领域的应用
炭黑是一种重要的化工原料，也是最重要的黑色颜料着色剂。

炭黑原生粒子粒径小、比表面积大，具有很高的表面能，炭黑粒子极易聚集成较大的颗粒，难以稳定分散于水性体系中，造成炭黑的使用局限性。

随着环境保护的日益要求，炭黑分散的稳定性越来越受到重视，增强炭黑亲水性、提高炭黑在水中的分散稳定性己成为业界努力的目标。

为了克服炭黑色浆难分散的缺点，选用合适的水性分散剂是至关重要的。

1.碳黑分散剂，针对颜料吸附基团多，吸附层厚，对容易团聚、易返粗的低、中、高色素炭黑具有优异的润湿分散性能。

同时也对有机颜料红、黄、紫色等系列颜料具有极优异的分散与稳定性性能。

2.明显降低体系粘度、提高研磨效率、减少研磨分散时间
3.制成的涂料、油墨色浆具有良好的展色性、高遮盖力、高光泽度及良好的流动性与涂层稳定性
4.不影响涂层的层间附着、耐水性、硬度及耐候性能
5.颜料分散稳定性优异，防止浮色发花以及颜料的返粗絮凝和团聚现象的发生。

碳黑加入分散剂前后对比，结果表明，碳黑加入分散剂以后，水溶性很好，而且稳定性好。

包覆性超水分散性炭黑1 范围本标准规定了包覆性超水分散性炭黑的术语和定义、分类及命名、技术要求、试验方法、检验规则、采样、验收、包装、标识、贮存和运输。

本标准适用于包覆性超水分散性炭黑。

2 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

包覆 Coated将改性助剂均匀地包裹、吸附、接枝到炭黑聚集体表面。

透光率 light transmittance使用可见光分光光度计测得的透过炭黑分散液的透射光通量与入射光通量的百分比。

3.3透光率T light transmittance quiet afterwards 24h炭黑与水质量比为1:2000的分散液静置24 h后测得的透光率。

3.4超水分散性炭黑 carbon black super dispersible in water在水中具有较强的自分散性，透光率T<3%的炭黑。

注：包覆性超水分散性炭黑可用于水性涂料、油墨、色浆、塑胶的着色和补强，特别适合水泥、造纸等行业的使用要求。

3 分类及命名4.1 命名包覆性超水分散性炭黑用四字符命名。

第一个符号是英文字母“C”或“F”，表示基础炭黑的生产工艺，“C”表示接触法工艺，是英文channel的缩写，“F”表示炉法工艺，是英文furnace的缩写；第二个字符是一个数字“1”或“3”以及“6”，表示基础炭黑的类别，“1”表示高色素，“3”表示中色素，“6”表示普通色素；第三个字符是英文字母“S”，表示超级水分散性，是英文super dispersible in water的缩写；第四个字符是数字“0”或“3”，“0”表示产品透光率T等于0，“3”表示产品透光率T不大于3%。

例：C1S0 表示基础炭黑为接触法高色素、产品透光率T等于零的包覆性超水分散性炭黑。

C 1 S 0T为0表示超级水分散性表示高色素表示接触法4 技术要求所有产品应无杂质。

所有产品45 µm筛余物应不大于500 mg/kg。

所有产品pH值应为2.0～9.0。

炭黑在水性体系中的分散
唐聪明;徐卡秋;胡浩
【期刊名称】《天然气化工》
【年(卷),期】2003(028)001
【摘要】综述了炭黑在水性体系中分散研究的最新进展.结合炭黑的结构、表面化学性质以及絮凝机理的分析,介绍了分散剂法和炭黑表面接枝改性法对炭黑在水性体系中的分散.
【总页数】6页(P36-41)
【作者】唐聪明;徐卡秋;胡浩
【作者单位】四川大学化工学院,成都,610065;四川大学化工学院,成都,610065;四川大学化工学院,成都,610065
【正文语种】中文
【中图分类】TQ423
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5.水性体系中炭黑分散的影响因素 [J], 魏彤;张友兰;王利军;白光君;魏淑杰
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