炭黑在涂料中的应用

㈣涂料用炭黑的分散

⒈分散过程

一般涂料用颜料的分散和涂料制造过程如图：

在涂料的制造过程中使用的材料和设备如下：

①预混合工序 为主分散过程配制出最佳组成和最佳流动状态的配合物。在此过程中当颜料为炭黑时，炭黑粒子的附聚体表面被漆料完全润湿，较大的附聚体已被破碎。

②主分散工序(研磨分散) 对已被漆料润湿的炭黑附聚体，施加冲击和剪切能使达到涂料要求细度进行分散的工序。最终使炭黑被粉碎到近于聚集体的状态，炭黑从漆料中吸附了树脂成分。

③稀释调整(冲淡)工序 在高浓度膏状物中，添加必要数量的树脂、溶剂和助剂，使达到涂料产品预定粘度和组成的稀释调整工序。控制添加树脂溶液和溶剂的添加量，调节添加量，调节添加顺序、速度、温度及搅拌条件，使稀释后的涂料产品中的颜料不会再凝聚。

2.分散设备

根据不同涂料分散体系的粘度、溶剂的挥发性、生产方式以及最终分散的粒径，可使用如下的分散设备。

①捏合型 如捏合机、行星式混合器等，常用于原料粘度大，产生剪切力也大的硬质糊膏的分散。

②压缩剪切型 如三辊研磨机、双辊研磨机，是在辊简间隙中施加大的压力而产生大剪切应力的分散设备，适用于高粘度(可以达到1000Pa·s)，高附着力的物料。

③搅拌混合型 如胶体磨、 Kady磨等，依靠高圆周速度(300~1200m/min)的搅拌器，产生高的剪切速度。

       ④磨碎剪切型 如砂磨机和球磨机等，以球或砂(或称珠)的冲击和剪切应力来分散的设备，球磨机可施加10²~  10⁵Pa的剪切应力。砂磨机适于在有挥发性的低粘度(可以达到1~ 10Pa·s)的液体中的分散。

涂料用炭黑有粉状和粒状两种形态，粉状炭黑视比容大，易飞扬污染，但容易在漆料中分散;粒状炭黑视比容小，不易飞扬但难分散，一般选用粉状炭黑，则需要采用剪切应力较大的分散设备。

3.分散及分散稳定性的机理

一般炭黑在涂料中的分散需经历以下三个过程。

⑴炭黑被漆料润湿，由炭黑一空气界面转为炭黑一漆料界面，

⑵炭黑被分散，炭黑的附聚体被破碎为聚集体。

⑶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活性剂，以保持胶态粒子的准稳定状态。