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环保涂料中的高性能炭黑颜料

2009-08-17 10:22 来源：涂料与油墨责编：乐轩

摘要：: 使用紫外固化涂料和颜料炭黑来产生深黑色不太容易。主要的问题是颗粒尺寸。在文献中我们看到的配方使用了25纳米的颜料炭黑，使用了氧化处理并为使用了高反应性催干剂，以及特定的丙烯酸树脂。由于黑色能阻碍辐射，所以最好使用苯胺黑，效果更好。

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　　【我要印】讯：炭黑和颜料炭黑的区别

　　现在全球的炭黑类产品消费量大约是680万吨。主要用于橡胶工业，所以也叫橡胶炭黑。只有大约55万吨是颜料炭黑。

　　这种颜料是按照颜料相关的工艺制造的。而与之相反，橡胶炭黑的原料要求最主要的只有一点，就是含硫必须很低。

　　颜料炭黑的颗粒大小是一个主要指标，这能够调整和影响应用时的色相。所以生产时必须时刻注意这个参数，同时要控制好颗粒形态――也叫作结构。这可以用DBP吸收值来表示，同时还有用pH值和950度以上的挥发性来表示的其他表面性能。

　　如前文所述，颜料炭黑的颗粒尺寸决定了色泽表现。基本规律就是――颗粒越小，使用时的颜色越深――对于几乎所有应用和所有涂料体系都是如此。我们发现涂料油墨产品主要使用大约11纳米，最大到100纳米左右的颜料炭黑，和钛白粉差不多。

　　为了有效分散和保持稳定，特别是颗粒很小的颜料炭黑，必须进行另外的表面处理。这是通过后处理来实现的，主要是氧化，这样能增加官能团，主要是羧基。氧化后得颜料炭黑在颜料制造商的产品目录中随处可见。和一般颜料相比，它们的挥发度更高，pH值更低。生产时花费的时间越长，颜料的售价就越贵，当然性能也更好。

　　水性涂料在所有环保涂料中成本增加最多，特别是汽车用涂料和汽车修补涂料。面临着在多种成膜物质体系中保持色相的问题，包括PE/CAB，2C-丙烯酸类，复合硝基纤维素类，热塑性丙烯酸，特种聚乙烯以及水性丙烯酸和聚氨酯体系等。要在所有涂料体系中保持相同的黑色，确实是一个挑战。对于水性涂料来说，我们需要小颗粒的颜料炭黑，如果有可能，需要和用在溶剂型涂料一样大小或者差不多才行。不过此时的成膜物质体系润湿能力有了很大差别。

　　在特定的溶剂型树脂体系中，可以使用较少，或者不使用润湿剂就能实现分散。但在水性涂料中，必须使用大比例的特种润湿剂才行。颜料炭黑可能有些不同。如上所述，通过氧化工艺，可以在颗粒表面形成高密度的化学基团，并且使颜料表现出高酸性。这样的颜料炭黑颗粒需要更多的氨基来中和，调整pH值到8左右。对于水性涂料，非氧化的颜料炭黑可以作为一个廉价替代品。

　　对于色彩和稳定性而言，成功的重要因素是润湿剂的种类和数量。很多种润湿剂都表现很好�？悸堑叫枰氖�，参考数量可以是按照颜料炭黑微细颗粒的活性物质计算，大约75--100%。大颗粒的颜料需要的更少一点。

　　颜料炭黑色浆在研磨料中同样受到颗粒尺寸的影响。一般在研磨料中使用15--20%比较好。
　　在最终涂料中，根据涂膜厚度的不同，按照树脂固体数量计算，一般大约为5--10%。

　　对于工业应用，如上所述，是没有必要使用微细颗粒的颜料炭黑的�？帕３叽绱笤�25纳米就足以达到涂料的使用要求。分散和稳定，成本都要比使用微细颗粒的颜料炭黑明显经济。

　　对于颜料炭黑来说，粉末涂料要“友好”得多了。
　　这是因为在挤出设备的分散能远远高于其他分散设备，一旦成功分散之后，没有再次絮凝的机会。
　　颗粒大小对于黑度的规律在粉末涂料中同样发生作用。

　　经过后处理的颜料和未经处理的颜料区别不大。我们通常在黑度方面看不到什么区别，只有undertone会有些改变。氧化处理的微细颗粒颜料炭黑（13纳米）可以产生一种蓝色相，这会使观察者产生一种更黑的印象。只有1%的颜料炭黑用于粉末涂料，具有很好的遮盖力，并且对于涂料流平性影响不大。

　　用于着色目的的大颗粒颜料炭黑，比如灯黑，由于其着色力相对比较低，所以很容易处理。

　　我们可以在紫外固化涂料体系中使用颜料炭黑吗？
　　使用紫外固化涂料和颜料炭黑来产生深黑色不太容易。主要的问题是颗粒尺寸。在文献中我们看到的配方使用了25纳米的颜料炭黑，使用了氧化处理并为使用了高反应性催干剂，以及特定的丙烯酸树脂。由于黑色能阻碍辐射，所以最好使用苯胺黑，效果更好。
　　使用后处理过的大颗粒颜料炭黑，只能用来生产黑色涂料和紫外固化油墨。

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