Применение сажи углерода в водных пигментных системах

Углерод, имеющий большую площадь поверхности, небольшой размер частиц и высокую структурную сложность, как правило, агрегируется, образуя более крупные частицы, которые трудно стабилизировать и рассеять в различных системах. Эта проблема дисперсии особенно ярко проявляется в водных растворах, что создает ограничения на применение сажи углерода. По мере того, как общество уделяет все больше внимания экологическим соображениям, использованию пигментов сажи углерода в водных системах, таких, как водосодержащие покрытия и чернила, уделяется значительное внимание. Основным предварительным условием для подготовки водной дисперсии сажи является обеспечение гидрофилиитета сажи, что позволит создать высокостабильные системы водной дисперсии. Таким образом, дисперсионная стабильность сажи углерода в водных системах стала центральным элементом исследований в индустрии сажи углерода и в ее последующих секторах.

Этот документ и#39; в первой главе приводится обзор четырех методов подготовки водных систем дисперсии сажи углерода. Среди этих методов окислительные модификации широко используются в промышленном производстве. Такой подход увеличивает присутствие содержащих кислород функциональных групп на поверхности сажи углерода, тем самым повышая ее дисперсивность. Однако из-за относительно низкой стерильной помехи на углеродной черной поверхности ее стабильность не полностью гарантирована. Трансплантация, с другой стороны, вводит длинноцепные полимеры на поверхности сажи углерода, обеспечивая существенную стерильную помехи и давая устойчивые водные дисперсии систем. Тем не менее, трансплантация требует строгих условий и менее пригодна для широкого промышленного применения. Поверхностное покрытие, хотя и не связано с разнообразием сажи углерода, включает сложные этапы и не подходит для промышленного производства. Прямая дисперсия, благодаря своей простоте, легко контролируемым условиям и превосходной воспроизводимости продукта, получила широкое признание. Однако для достижения стабильной дисперсии требуется выбор соответствующих методов механической дисперсии и дисперсантов. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и ограничения. Для получения стабильных водных дисперсионных систем в настоящем документе сочетаются окислительная модификация и прямая дисперсия. Используя окисляемый углерод в качестве исходного материала, он смешивается с дисперсантами, смачивающими агентами, дефомерами, агентами и деионизированной водой в конкретных пропорциях. Затем смесь рассредоточается по поверхности земли с помощью вертикального песочного мельницы для получения водных пигментных дисперсий.

Экспериментальные принципы в настоящем документе используется сочетание окислительной модификации и методов прямого рассеивания для подготовки водной дисперсии сажистого углерода. Окисление увеличивает кислородно-содержащие функциональные группы на поверхности сажи углерода, улучшая ее увлажняющие свойства. В сочетании с механическими методами дисперсии этот процесс способствует разрыву углерода black's вторичная структура на мелкие частицы, что позволяет дисперсантам эффективно связать с углерода black' поверхность s, за которой следует реагрегирование рассеянных частиц сажи углерода.

Водные пигментные дисперсии представляют собой наполненные пигментом суспензии, приготовленные путем шлифования и дисперсии в водной среде с добавлением пав. Производство углеродного сажи дисперсии пигмента включает в себя несколько важных этапов:

1. Увлажнение: замена воздуха на углеродной черной поверхности жидкой средой, используемой при шлифовании, переход от интерфейса solid/gas (пигмент/воздух) к интерфейсу solid/liquid (пигмент/шлифовальная среда).

2. Дисперсия: разложение сажи углерода на первичные частицы посредством механической сепарации. Размер и продолжительность входного сигнала играют решающую роль в достижении полного разделения каждой первичной частицы пигмента.

3. Стабильность: сохранение разделения, достигнутого на этапе дисперсии, и обеспечение долгосрочного контроля дисперсии. Смачивающие агенты и дисперсанты способствуют смачиванию, рассеиванию и стабильному рассеиванию раствора в течение всего процесса.

Экспериментальные пигментные дисперсии содержат сажи углерода и дисперсанты, а также дефомеры, модификаторы реологии, антиоседающие вещества, консерванты и пав в качестве вспомогательных веществ. Высококачественная дисперсия не должна приводить к осаждению, рассеиванию или проявлениям таких явлений, как плавающее или кровотечение. Основное внимание в этом исследовании уделяется исследованиям и разработкам водной сажи, главным образом с использованием дисперсий, смачивающих агентов и дефомеров. Другие вспомогательные агенты будут дополнительно изучены после разработки продукции, что выходит за рамки настоящего документа.

Для подготовки углеродного сажи аквариумной дисперсии пигмента, важно выбрать подходящие дисперсии. В этом исследовании использовались диспергенты трех производителей, в общей сложности пяти типов. Используемый эталонный показатель сажи углерода BH-1 с единообразным содержанием сажи углерода 30%. Время шлифования, скорость вращения двигателя и соотношение между балками и растворами в ходе экспериментов на вертикальных песчаных мельницах были последовательными. Полученные в результате дисперсии смешивались с чистой акриловой кислотой смолой и использовались для создания на испытательных карточках покрытий с 200- митронным покрытием, что позволяло следить за однородностью покрытий.

4.3.3A определенное количество сажи, диспергирующего HY2200, смачивающего агента HY1600 и деионизированной воды, а также бусины диоксида циркония в соответствующих пропорциях были добавлены к вертикальному песочному мельничному заводу для шлифования. Переменные в этом эксперименте включали время шлифования, разнообразие сажи углерода и содержание, влияя на производительность сажи углерода.

Экспериментальная парамтерсфиловая доля: 50% сажи углерода процент: 30%, 35%, 40% циркония bead- раствор отношение массы: 1.5:1HY2200 процент массы (относительно сажи углерода): 10%, 15%, 25%, 35% hy1600 процент массы (относительно сажи углерода): 2% скорость двигателя: 1500 rpmGrinding время: 1-8 часов

4.4 определение характеристик дисперсии водных пигментов до выработки количественного подхода важное значение имеют надежные методы тестирования и анализа. В области применения, испытания и анализ водной дисперсии пигмента включают в себя следующие параметры: тонкость, значение pH, электропроводность и тонизирующая сила дисперсии. Тонирующая сила дисперсии водных пигментов, представляющая красочную силу дисперсии черных пигментов в сочетании с дисперсиями белых пигментов, непосредственно влияет на блеск и темноту конечных продуктов нанесения покрытий. Поэтому в настоящем документе в качестве показателя эффективности для водной дисперсии сажистого углерода используется тонирующая прочность. Конкретная процедура испытания является следующей:

Латексная краска, содержащая приблизительно 20% диоксида титана, и акварийная дисперсия пигмента с одинаковой массой были тщательно смешаны в фарфоровых чашках. После тщательного смешивания на испытательных карточках с использованием приложения для нанесения покрытий было подготовлено 200- митронное покрытие. После сушки воздуха значение силы тонирования измерялось с помощью колориметра.

Выбор дисперсантов на основе стерильного стабилизационного механизма дисперсантов обычно состоит из двух частей: группы крепления, такие как-nr2, - n +R3, - cooh, - coo -, - so3h, среди прочего, которые могут адсорбироваться на пигментную поверхность через различные силы и силы ван дер ваалов. Другая часть состоит в укреплении цепей с длинными углеродными цепями, которые образуют сильное стерильное препятствие. Поэтому дисперсанты сажи должны обладать схожестью к саже углерода, позволяющей им адсорбироваться на поверхность, расширяясь в воде, образуя прочный и толстый адсорбционный слой, способствующий дисперсии в водных системах.

Увлажняющие вещества в сочетании с дисперсирующими веществами играют решающую роль в процессе дисперсии сажи углерода. Они не только снижают поверхностное натяжение сажи углерода, но и обладают молекулярной структурой с сильным пристрастием к саже углерода, снижая вязкость системы. Увлажняющие агенты помогают рассеивающим веществам проникать в интерстициальные пространства между частицами, что позволяет рассеивающим веществам эффективно отделять все частицы.