Aplicación de negro de carbón en sistemas de pigmentos acuosos

El negro de carbono, con su gran superficie, pequeño tamaño de partícula y alta complejidad estructural, tiende a agreg, formando partículas más grandes que son difíciles de estabilizar y disperdentro de varios sistemas. Este problema de dispersión es particularmente pronunciado en soluciones acuosas, lo que plantea limitaciones en la aplicación de negro de carbón. A medida que la sociedad enfatiza cada vez más las consideraciones ambientales, la utilización de pigmentos negros de carbono en sistemas acuosos como los recubrimientos a base de agua y tintas ha ganado una atención significativa. El prerrequisito clave para preparar dispersiones acuosas de negro de carbono es asegurar la hidrofilidel negro de carbono, logrando así sistemas de dispersión acuosa altamente estables. En consecuencia, la estabilidad de dispersión del negro de carbón en sistemas acuosos se ha convertido en un punto focal de investigación dentro de la industria del negro de carbón y sus sectores posteriores.

Esta publicación no es publi -#39;s primer capítulo proporciona una visión general de cuatro métodos para la preparación de sistemas de dispersión acuosa de negro de carbón. Entre estos métodos, la modificación oxidgoza de una alta utilización en la producción industrial. Este enfoque aumenta la presencia de grupos funcionales que contienen oxígeno en la superficie del negro de carbono, mejorando así su dispersión. Sin embargo, debido al relativamente bajo impedimento estérico en la superficie de negro de carbono, su estabilidad no está completamente garantizada. La modificación del injerto, por otro lado, introduce polímeros de cadena larga en la superficie del negro de carbono, proporcionando un impedimento estérico sustancial, y produciendo sistemas de dispersión acuosa estables. Sin embargo, la modificación de injerto exige condiciones estrictas y es menos adecuado para una aplicación industrial generalizada. El recubrimiento superficial, aunque no está relacionado con la variedad de negro de carbón, implica pasos complejos y no es adecuado para la producción industrial. La dispersión directa, por su simplicidad, facilidad de control y excelente reproducibilidad del producto, ha ganado amplia aceptación. Sin embargo, requiere la selección de métodos apropiados de dispersión mecánica y dispersantes para lograr dispersiones estables. Cada uno de estos métodos tiene sus méritos y limitaciones. Para obtener sistemas de dispersión acuosa estable, este trabajo combina la modificación oxidy la dispersión directa. Usando negro de carbono oxioxicomo material de partida, se mezcla con dispersantes, agentes humectantes, desespum, agentes y agua desionizada en proporciones específicas. Posteriormente, la mezcla es molida y dispersa usando un molino de arena vertical para producir dispersiones acuosas de pigmento.

Este artículo utiliza una combinación de modificación oxidy métodos de dispersión directa para preparar dispersiones acuosas de pigmento negro de carbono. La oxidaumenta los grupos funcionales que contienen oxígeno en la superficie del negro de carbón, mejorando sus propiedades humectantes. Combinado con métodos de dispersión mecánica, este proceso facilita la ruptura del carbono en negro#39;s estructura secundaria en partículas más pequeñas, lo que permite que los dispersantes se vinculefectivamente al negro de carbono#39;s superficie, seguido de re-agregde las partículas de negro de carbono dispersas.

Las dispersiones acuosas de pigmento son suspenllenas de pigpreparadas por trituración y dispersión en un medio de agua con la adición de surfacactivos. La producción de dispersiones acuosas de pigmento negro de carbono implica varios pasos esenciales:

1. Humectación: reemplazo del aire en la superficie de negro de carbono con el medio líquido utilizado en la molienda, la transición de una interfaz sólido /gas (pigmento/aire) a una interfaz sólido/líquido (pigmento/medio de molienda).

2. Dispersión: ruptura de los agregados negros de carbono en partículas primarias por separación mecánica. El tamaño y la duración de la entrada juegan un papel crucial en el logro de la separación completa de cada partícula primaria del pigmento.

3. Estabilidad: mantener la separación lograda durante la fase de dispersión y asegurar el control a largo plazo de la dispersión. Los agentes humectantes y dispersantes ayudan en la humectación, dispersión y dispersión estable de la solución a lo largo del proceso.

Procedimiento Experimental las dispersiones de pigmentos acuosos contienen negro de carbono y disperantes, con la adición de defoamers, modificadores de reología, agentes antisediment, conservantes y humectantes como agentes auxiliares. Las dispersiones de alta calidad no deben precip, flocular, o mostrar fenómenos como flotación o sangrado. Este estudio se centra principalmente en la investigación y el desarrollo de dispersiones acude negro de carbono, utilizando principalmente dispersantes, agentes humectantes y defoamers. Otros agentes auxiliares serán investigados más a fondo sobre el desarrollo del producto, que está más allá del alcance de este artículo.

Para preparar dispersiones acuosas de pigmento negro de carbón, es esencial seleccionar dispersantes adecuados. En este estudio, se usaron dispersantes de tres fabricantes, totalizando cinco tipos. El negro de carbono de referencia utilizado es BH-1, con un contenido uniforme de negro de carbono del 30%. El tiempo de molienda, la velocidad del motor y la relación grano a solución en los experimentos de molino de arena vertical fueron consistentes. Las dispersiones resultantes fueron mezclcon resina de ácido acrípuro y se utilizaron para crear recubride de 200 micras en tarjetas de prueba, permitiendo la observación de la uniformidad del recubrimiento.

4.3.3A cierta cantidad de negro de carbono, dispersante HY2200, agente humectante HY1600, y agua deioni, junto con cuentas de dióxido de ziren en proporciones correspondientes, se añadial molino de arena vertical para moler. Las variables en este experimento incluyeron tiempo de molienda, variedad de negro de carbón y contenido, influyendo en el rendimiento del negro de carbón.

Proporción de relleno de parámetros experimentales: 50% de negro de carbono porcentaje de masa: 30%, 35%, 40% de zirconio proporción de masa de grano a solución: 1.5:1HY2200 porcentaje de masa (en relación con el negro de carbono): 10%, 15%, 25%, 35%HY1600 porcentaje de masa (en relación con el negro de carbono): 2%velocidad del motor: 1500 rpmGrinding tiempo: 1-8 horas

4.4 caracterización de dispersiones acuosas de pigmentantes antes de establecer un enfoque cuantitativo, son esenciales técnicas fiables de ensayo y análisis. En el campo de aplicación, las pruebas y análisis de dispersiones de pigmentos acuosos incluyen los siguientes parámetros: finura, valor de pH, conductividad eléctrica y fuerza de tinde de la dispersión. La fuerza de tinde de las dispersiones acuosas de pigmento, que representa el poder de coloración de las dispersiones de pigmento negro cuando se mezcla con dispersiones blancas, afecta directamente el brillo y la oscuridad de los productos de recubrimiento aguas abajo. Por lo tanto, este trabajo utiliza la fuerza de tintado como un indicador de rendimiento para dispersiones acuosas de pigmento negro de carbono. El procedimiento de prueba específico es el siguiente:

Una pintura de látex que contiene aproximadamente 20% de dióxido de titaniy una dispersión de pigmento acuosa con igual masa se mezclarcuidadosamente en las tazas de porcelana. Después de una mezcla cuidadosa, un recubrimiento de 200 micras fue preparado en tarjetas de prueba usando un aplicador de recubrimiento. Después del secado al aire, el valor de la fuerza de tinse midió usando un colorímetro.

Selección de dispersbasado en el mecanismo estónico de estabilización de obstáculos, las moléculas de dispersant típicamente comprenden dos partes: grupos de ancl, tales como -NR2, -N+R3, -COOH, -COO-, -SO3H, entre otros, que pueden adsorber en la superficie del pigmento a través de varias fuerzas y fuerzas de van der Waals. La otra parte consiste en cadenas solvatantes con largas cadenas de carbono, que forman un fuerte obstáculo estérico. Por lo tanto, los dispersores para el negro de carbón deben poseer un grupo de afinpara el negro de carbón, lo que les permite adsora la superficie mientras se extienden en el agua, formando una capa de adsorrobusta y gruesa que conduce a la dispersión en sistemas acuosos.

Los agentes humectantes, en conjunto con dispersantes, juegan un papel crucial en el proceso de dispersión del negro de carbono. No sólo reducen la tensión superficial del negro de carbón, sino que también poseen una estructura molecular con una fuerte afinidad por el negro de carbón, reduciendo la viscodel sistema. Los agentes humectantes ayudan a los dispersantes a entrar en los espacios interstientre partículas, permitiendo a los dispersantes separar todas las partículas de manera efectiva.