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炭黑分散及分散稳定性机理

2018-05-17 18:24:45

炭黑分散及分散稳定性机理

一般炭黑在涂料中的分散需要经历以下三个过程:1、炭黑被漆料润湿,有炭黑-空气界面转为炭黑-漆料界面;2、炭黑被分散,炭黑的附聚体被破碎为聚集体;3、炭黑粒子的稳定化。炭黑聚集体表面吸附漆料中的树脂和表面活性剂,以保持胶态粒子的准稳定状态。

炭黑的润湿是指漆料浸透了炭黑附聚体间的空隙,炭黑附聚体的大小、空隙率,特别是表面化学性对润湿有很大影响。支配炭黑附聚体分散的因素是剪切速度和剪切应力,体系黏度和附聚体自身特性,在高剪切速度、高剪切应力、高黏度的体系中,炭黑附聚体较易分散,炭黑粒径较大、结构较高时,聚集体和聚集体之间附聚体的凝聚力较弱,而较易分散。

炭黑的分散稳定性对头了来说是一个十分重要的性能,如果分散不稳定,在涂料贮存过程中,炭黑聚集体重新凝聚为附聚体,出现所谓“返粗”现象,不仅会使涂膜黑度发生变化,也会使其他性能降低。

颜料和炭黑分散性保持机理主要有以下两点:1、静电的排斥力使分散稳定化。炭黑表面吸附分散剂后,粒子表面的电位提高,且带有相同的电荷,因此粒子间的排斥力增加,而使分散稳定;2、定体的保护作用使分散稳定化。由于树脂和分散剂重叠与炭黑粒子表面,使表面的渗透压上升和熵值降低,粒子间排斥力也增大,使分散稳定。

使涂料分散稳定化最有效的手段是添加分散稳定剂,在水性涂料中常用聚羧酸系钠盐或萘酸钠等阴离子型表面活性剂。非水性涂料则常用硬酯酸铝等金属盐或烷基苯磺酸钙、卵磷脂、脂肪酸的梨糖酸脂或烷基聚胺等表面活性剂。

炭黑的表面化学性对炭黑在漆料中的分散稳定性有显著影响,经过表面氧化处理的表面,其表面羧基、羟基、脂基和内脂基增多,起到了“内在表面活性剂”的作用,和同样粒径结构未经氧化处理炭黑相比,可以提高分散稳定性,并降低分散剂用量。因此,在涂料用炭黑中,特别是水性涂料用炭黑,多选用经过表面氧化处理的高挥发分酸性炭黑品种。