炭黑分散劑作為炭黑涂料不可缺少的添加劑，其主要功能是降低液體與固體之間的界面張力，提高和改善固體或液體材料的分散性能。在涂料的色漿制備過程中加入分散劑，有助于在研磨過程中粉碎顏料顆粒，阻止顏料顆粒凝聚沉降，從而保持色漿體系的穩(wěn)定性，影響涂料的使用性能。
對于乳膠涂料體系，每一種顏料和填料都需要一定數(shù)量的炭黑分散劑。對于給定的分散劑，系統(tǒng)將有一個穩(wěn)定的有效濃度范圍。該范圍的最低點稱為流動點，表示用水濕潤的顏料或填料達到流動狀態(tài)所需的分散劑濃度，即懸浮顏料填料所需的最低分散劑量。分散劑的用量通常以最佳分散劑濃度(ODC)來表示，即顏料所需的每單位質(zhì)量的分散劑數(shù)量。隨著單位體積顏料表面積增加，ODC也隨之增大。
在涂料制備過程中，不溶于水的油性液體在高剪切力的攪拌下分散成小液滴。停止攪拌后，在界面張力的作用下快速分層，加入分散劑后攪拌，形成穩(wěn)定的乳液濁度。炭黑分散劑用量較少，對分散效果不理想，粒徑會變大，易沉降，使體系穩(wěn)定;用量過多，會導(dǎo)致成本增加，分散劑溶解不良。那么在涂料中分散劑的加入量該如何確定呢?
一、炭黑分散劑的用量通常有以下幾種方法：
1.Daniel流動點測定方法：
適用于溶劑型涂料，不適用于乳膠漆。將分散劑的水溶劑逐漸滴入一定量的顏料/顏料混合物中，用小刮刀仔細研磨，直到研磨后的顏料漿能從刮刀上流下，計算出顏料分散劑與顏料的比例。
2.加量曲線法：
將較厚的顏料分散劑溶液逐漸滴入一定量的顏料/顏料混合物制成的厚水漿中，每加一次測量粘度。作為顏料分散劑的用量-粘度曲線，最低點是分散劑的最佳用量。該方法適用于水漿本身，乳膠漆中常有分散劑不足，實際應(yīng)用中必須多加(高至加倍)。
3.濃度/絮凝法：
用一定量的顏料/顏料混合物制成厚水漿，逐一加入顏料分散劑溶液，攪拌均勻，直至刮刀完全流出。將1ml離子增稠劑滴在襯有黑色背景的玻璃板上，再加上一滴分散的顏料漿。然后輕輕混合均勻。如果發(fā)生絮凝，在顏料漿中添加顏料分散劑，直到?jīng)]有絮凝。根據(jù)顏料計算此時顏料分散劑的用量，稱為C-A值(濃度-絮凝值)。
二、炭黑分散劑主要涉及那幾種類型：
在分散設(shè)備(研磨機、分散機等設(shè)備)的外力作用很難得到穩(wěn)定的炭黑分散體系，在停止外力作用時炭黑很容易聚集。因此，一般情況下，炭黑在分散設(shè)備作用的同時需要在分散體系中添加入適當(dāng)?shù)姆稚狗稚┪降教亢诒砻妫瑥亩_到炭黑改性和分散的要求。炭黑分散劑主要涉及到低分子分散劑(即表面活性劑)、高分子分散劑以及混合分散劑等這幾個類型。
低分子分散劑(即表面活性劑)。在炭黑水性分散系統(tǒng)的制備中，表面活性劑在水性系統(tǒng)中炭黑表面的吸附性質(zhì)具有相同的形狀和特性，是長吸附平臺的Langmuir型。
高分子分散劑。低分子分散劑因為空間阻力極弱，致使得分散體系較不穩(wěn)定，鑒于高分子分散劑的空間體積較大(具有一定空間位阻)，因此高分子分散劑已成了炭黑水性體系研究的方向之一。高分子分散劑吸附在炭黑表面的錨固端和伸向分散介質(zhì)的溶劑化端是可以根據(jù)需要而自行搭配的，嵌段共聚物和接枝共聚物的分散效果優(yōu)于均聚物和無規(guī)共聚物。
混合分散劑。分散劑間的混用也是炭黑水性分散體系研究的一個熱點，主要是非離子、陰離子型。分散劑間的混用，低分子、高分子分散劑間的混用。炭黑水性分散系統(tǒng)采用分散劑直接分散炭黑制備，操作簡單，條件要求低。關(guān)鍵是分散劑的選擇。炭黑專用分散劑的合成一直是炭黑分散研究的重點之一。
三、炭黑分散劑不良導(dǎo)致的主要后果：
分散炭黑的目的是使炭黑在載體中處于膠體的分布狀態(tài)，直接影響產(chǎn)品的色相、黑度和遮蓋力。炭黑的分散性主要取決于三個因素：炭黑本身的特性、載體或分散介質(zhì)的類型以及所用的分散裝置類型。用炭黑著色時，如果炭黑分散不好，就會引起下列后果：
1.顏色強度不穩(wěn)定;
2.色澤不好;
3.出現(xiàn)條紋;
4.擠出機的過濾篩網(wǎng)被堵塞;
5.在擠出加工吹朔薄膜時，未破碎的炭黑附聚物引起膜泡撕裂;
6.引起單絲和扁絲斷裂;
7.由于制品表面的不均勻性引起的印刷問題;
8.產(chǎn)品機械強度降低(缺口效應(yīng));
9.由于顏色包覆不良而導(dǎo)致耐磨性下降。
由此可見，炭黑的分散在實際應(yīng)用中非常重要。
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