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如何针对炭黑选择分散剂

2023-04-12

  工业用颜料门类和品种繁多,颜料行业把它们分为有机颜料和无机颜料。而涂料行业常把透明氧化铁和炭黑当作难分散颜料与有机颜料一同考虑。

  我们把难分散颜料进行了进一步的区分。

  区分原则是看其氢键的强度。

  在实验中,我们明确地看见这样的分散结果:

  在固定的树脂体系中,如果一个分散剂能对炭黑有很好的表现,那么它常常同时能稳定酞菁系颜料,而且,必然表现出对DPP红等其他有机颜料表现出弱的分散性能。

  反过来,如果一个分散剂能很好地分散稳定DPP红、有机紫等颜料,通常用它来分散炭黑得到不喜欢的棕红色相,对酞菁系颜料的降黏能力也不足。

  此类现象几乎在所有分散树脂中,对所有分散剂适用。极少有分散剂能同时对上述两大类难分散颜料都表现出极其好的性能。总是这这一类很好,而另一类略差。

  我认为这来源于颜料自身的氢键结构的多少及强弱。

  炭黑、酞菁蓝等颜料,其最主要的颜料之间的相互作用力并非氢键占主导,而是其它作用力,例如炭黑层状分子之间的偶合作用,酞菁结构的偶合作用,卤素的作用。而它们的表面处理中带有的极性基团相对于颜料自身的结构有独立性。

  以DPP为代表的有机红、永固紫类颜料,其颜料自身设计中带有很强的氢键,这个氢键作用提高了颜料的性能,也直接影响了分散剂对颜料的作用。其界面的极性基团参与了颜料自身的氢键作用。这一点经过颜料化后期处理之后确凿无疑。

  据此,可以解释单用一个结构的分散剂不容易同时在两大类不同内在作用的颜料中同时拿到最佳效果。根据这个理论,能够通过颜料结构判断它应该隶属于哪一边。例如异吲哚啉酮类颜料应该属于炭黑-酞菁系类别。而甲苯胺红应该倾向于后者。

  在实际的分散剂选择中,对于第一类难以分散的颜料,在容易相容的树脂体系中有最好的结果。然而如果树脂相容性不好,例如热塑性丙烯酸,则需要改用新型的聚丙烯酸酯型分散剂。对于第二类强氢键的颜料类别、高极性的PU,聚酯,聚丙烯酸酯,都能有很好的效果。只是在相容性不好的体系,高极性的PU和聚酯就受到限制。这时要改用改性的聚丙烯酸酯分散剂。

  ● 炭黑的黑度

  炭黑的黑度是研讨分散剂时一个极其重要的课题,也是最经常被讨论的。

  至今的实践表明,仪器的检测不及目测准确;不同的光线下,黑度有变化;不同的角度下,黑度也有变化;不同的分散剂会选择不同的炭黑给出不一样的黑度;黑度高的炭黑色母不一定着色力也提高。

  这一切都是容易解释的。因为炭黑的透明片状结构+炭黑的吸收光的能力。其透明片状结构在<1μm的粒径下的片径,以及排布取向,必然会导致光线的透射,反射,折射,散射。而这些衍生的色光会被碳黑有条件地吸收一部分,另一部分会继续它的行程。这是个复杂而充满变数的叠加效应。所以,百分之百的黑是没有的,就是没有最黑,只有相比对后的更黑。

  虽然能够理解,但是控制却是极其困难的。助剂公司从来没有停止过针对某个炭黑在某个体系中的黑度提高的课题。任何新的分散剂上市之前,首先要检测的,就是在目标体系里分散碳黑的表现。

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