Investigación sobre el proceso de dispersión de tinta negra de carbón acuosa

Mediante la utilización de un proceso de dispersión por molienda de arena, se ha desarrollado una tinta negra de carbón acuosa adecuada para tintas a base de agua. Se empleun diseño experimental ortogonal para optimizar el proceso de dispersión de tinta negra de carbón acuy se investigla influencia del etilenglicol (EG) en la dispersión de negro de carbón. Los resultados indican que las condiciones óptimas para la dispersión son una adición de dispersante de 2,5%, una velocidad de molienda de arena de 2.000 r/min y un tiempo de molienda de 120 minutos. Cuando se añadió 10% de EG, la tinta negra de carbón acuresultante tenía un potencial de -38.5 meV y un tamaño medio de partícula de 117,1 nm, que aumentó a 159,6 nm después de 90 días de almacenamiento, lo que indica una buena estabilidad de almacenamiento y rendimiento de la aplicación.

El proceso general de fabricación de la tinta es similar al de los recubrimientos. La selección de dispersiones de tinta adecuadas y estables es crucial para mejorar la estabilidad del producto final de tinta y mejorar su rendimiento. Sin embargo, el pigmento negro de carbón, debido a su estructura única, pequeño tamaño de partícula primaria, gran área de superficie específica, y fuertes fuerzas entre partículas, no se dispersa fácilmente en el agua y tiende a formar geles durante el proceso de molienda, por lo que es uno de los pigmentos difíciles de disper. Varios métodos, tales como tratamiento de surfac, modificación de la superficie y oxidde la superficie del negro de carbón, han sido explorados tanto a nivel nacional como internacional para desarrollar dispersiones de negro de carbón a base de agua. Sin embargo, a diferencia de los recubrimientos, la tinta de escribir tiene mayores requisitos para el tamaño de partícula de pigmento, la estabilidad y la compatibilidad. En consecuencia, hay un número limitado de dispersiones de tinta a base de agua disponibles en el mercado adecuadas para plumas neu, lo que representa un reto técnico clave en el desarrollo de tintas a base de agua para plumas neu.

En este experimento, considerando los fundamentos de las tintas a base de agua, se realizó un experimento ortogonal para analizar los factores que influyen durante el experimento y optimizar el proceso de preparación y producto para crear una tinta negra de carbón acuosa fina adecuada para tintas a base de agua. La tinta resultante no sólo es compatible con los procesos de formulación madura existentes, sino que también es fácil de producir y adecuada para la producción a escala industrial.

Detalles clave:

1. Materiales y equipos:

• Negro de carbono de alto color (grado 6): Shanghai Wujing carbon Black Factory

• Trietanolamina: analíticamente pura, Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd.

• Etilenglicol: analiticamente puro, China National Pharmaceutical Group Chemical Reagent Co., Ltd.

• Dispersante: autopreparado

• Instrumentos: Zetasizer 3000HS dynamic light scatlaser particle size and ζ --potential Analyzer, JEM-2100F transmission Electron microscope, SFJ-400C agitación, dispersión y pulido multipurpose machine, MiniZeta Laboratory pin-type grinding machine, writing and drawing instrument: Tianjin Ruihang Electric machine and Appliance Co., Ltd.

2. Pretratamiento con negro de carbón:

• Después de moler en un mortero, el negro de carbón se secaba a 105°C durante 24 horas y luego se almacenaba en un gabinete de secado.

3. Preparación de tinta negra de carbón acuosa:

• Un dispersante de fabricación propia se disolvió en un disolvente mezclado de agua deioniy etilengglicol. El negro de carbón se fue añadiendo poco a poco mientras se agitaba. Después de una dispersión a alta velocidad durante 30 minutos, la mezcla fue transferida a un molino de arena.

4. Medición de la distribución granulométrica:

• El tamaño medio de partícula y la distribución de tamaño de la tinta se midieron utilizando un Zetasizer 3000HS dynamic light scatlaser particle size and ζ-potential Analyzer.

5. Medición del → potencial:

• El potencial de la tinta se midió usando el mismo instrumento que para el análisis de tamaño de partícula.

6. Observación de la morfode la distribución de partículas:

• La tinta dilufue observada usando un microscopio electrónico de transmisión (TEM) después de ser sacudida uniformemente y secada sobre la película soporte de carbono.

7. Evaluación del rendimiento de la aplicación de tinta:

• La tinta fue formulada en tinta de escribir, y su rendimiento de escritura fue probado usando un instrumento de escritura y dibujo de acuerdo con los requisitos QB/ T2625-2003.

Resultados y discusión:

1. Optimización del proceso de dispersión:

• Se utilizó un diseño experimental ortogonal para estudiar la influencia de diversos factores en la dispersión del negro de carbón. Se encontró que las condiciones óptimas para la dispersión eran una adición de dispersante de 2,5%, una velocidad de molienda de arena de 2.000 r/min, y un tiempo de molienda de 120 minutos.

2. Impacto de etilenglicol (por ejemplo):

• EG se utilizó como cosolvente y dispersante en la formulación de la tinta. La adición de EG mejoró la dispersión de la tinta mediante la reducción de la tensión superficial y la mejora de la humectación de las partículas de negro de carbono. Sin embargo, la adición excesiva de EG condujo a una reducción de la eficiencia de fresado.

3. Rendimiento de la tinta optimi:

• La tinta optimitenía un tamaño medio de partícula de 117,4 nm con una estrecha distribución de tamaño. El potencial fue de -38,5 meV. La tinta mostró una buena estabilidad de almacenamiento, con sólo un ligero aumento en el tamaño medio de partícula después de 90 días de almacenamiento. Las imágenes TEM confirmaron el tintero#39;s buenas características de dispersión.

4. Rendimiento de la aplicación:

• La tinta fue probada en un instrumento de escritura y dibujo, mostrando un buen rendimiento sin aglomeración o precipitación.

Este estudio destaca el exitoso desarrollo de una dispersión acuosa de tinta negro de carbono adecuada para aplicaciones de tinta a base de agua, con la optimización del proceso de dispersión y la inclusión de EG como un cosolvente eficaz y ayuda dispersante. La tinta resultante exhiun excelente rendimiento y estabilidad, por lo que es adecuado para su uso en plumas neuy potencialmente otras aplicaciones. El estudio también introdujo el uso de un diseño experimental ortogonal para investigar y optimizar sistemáticamente el proceso de formulación de tinta.