超细水性碳黑色浆
本发明涉及一种用于水性墨水或涂料的超细水性碳黑色浆，特别适用于颜料型黑色中性墨水等水性笔用墨水的着色、配制，属于精细化工中颜料的加工应用领域。该色浆含有色素碳黑15％～35％，去离子水30％～78％，pH调节剂0.5％～1.5％，具有特殊结构的分散剂或分散剂组合物2％～ 20％，并添加特别复配的，赋予色浆良好的后续使用性能的深加工助剂2％～20％，以及其他助剂0.5％～1％，制备出与水性墨水或涂料，特别是与中性笔用墨水相容性好的超细水性碳黑色浆。色浆应用性能优良，制备工艺简单，便于推广应用。
技术领域
本发明涉及一种水性墨水或涂料用的超细水性碳黑色浆，特别适用于颜料型黑色中性墨水等水性笔用墨水的着色、配制，属于精细化工中颜料的加工应用领域。
背景技术
一般来说，色浆在涂料、油墨等制造过程中主要起着色作用，或是纤维染色作用。墨水属于涂料科学的范畴，它的一般制造工艺与涂料制造相仿，首先将基色颜料配制成均匀、稳定、浓度较高的色浆，再加溶剂和其它辅剂配制成墨水。
选用合适的、稳定的色浆，是提高成品墨水稳定性，提升产品品质的重要条件。而色素碳黑由于其结构的特殊性，原生粒径小，比表面积大，颗粒之间有着极强的作用力，在水中没有自分散性，且研磨过程极易发胀，产生凝胶，是颜料中最难分散的品种之一，必须通过表面处理、表面接枝或使用分散剂等方法才能使其稳定地分散于水中。表面处理、接枝等方法，多见于学术研究论文中，实际应用性局限性较大，工业上仍然普遍采用最简单、经济、实用的使用分散剂的方法来分散碳黑，生产色浆。
目前，国内外许多公司开发了众多的水性碳黑色浆，但未见有适用于水性笔墨水，特别适用于中性笔墨水的专门色浆的专利技术。即便是通用型碳黑色浆，实际应用上也有一定的局限性：其一，稳定性好的色浆，通常体系粘度高，以高粘度换取高稳定性，但此类色浆碳黑颗粒粒度较大，达不到中性笔墨水等所要求的颗粒细度的要求；其二，颗粒粒度较小的色浆，通常颜料固含量不高(一般在10％左右)，较低的固含量避免了研磨过程中的发胀凝胶，使得碳黑颗粒能尽可能地被打开、分散、稳定，但是由于固含量低，不但增加了加工成本，而且还使随后的墨水配制工艺上的可操作性大大降低；其三，即便使用颜料固含量高的、粒度较小的色浆，在后续的墨水配制过程中，容易产生颜料与新的体系不相容的情况，导致颗粒稳定体系被破坏，最终絮凝沉降。因而使用此类色浆配制墨水，常常会出现成品墨水稳定性不高、容易沉降、引起笔头堵塞等问题，影响墨水的质量。只有既使色浆具有稳定的、较小的颗粒粒度，又具有与墨水配方相容性好的特点，才能保证成品墨水具有较高的稳定性和较好的使用性能。
同样，在水性涂料领域，随着人们生活水平的提高，对建筑、装饰等用水性涂料的品质的要求也日益提高。涂料产品不但要求环保，而且还追求着在着色性、附着性、耐候性等全方面更高的性能。而这些对于调色用的颜料色浆的粒度及其分布以及涂料的相容性方面也提出了更高的要求。
本发明在充分考虑水性墨水、涂料等基本配方的基础上，在不改变其现有的、成熟的配制工艺的前提下，开发出一种适用于水性墨水或涂料用的超细水性碳黑色浆，特别适用于颜料型黑色中性墨水等水性笔用墨水的着色、配制。制备过程简单，易于工业化生产。
发明内容
为了解决目前大多数水性碳黑色浆在水性墨水配制中相容性不好的问题，本发明公开了一种适用于水性墨水用的超细水性碳黑色浆。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超细水性碳黑色浆，其特征在于，所述的色浆配方的重量百分比如下：
色素碳黑颜料 15％～35％
分散剂 2％～20％
去离子水 30％～78％
pH调节剂 0.5％～1.5％
深加工助剂 2％～20％
其他助剂 0.5％～1％；
其中：所述的色素碳黑颜料为比表面积为50～500m2/g、吸油值≤120cm3/100g的市售色素碳黑颜料中的一种；
所述的分散剂是平均分子量为2000～10000的A与B的聚合物，其中A为苯乙烯，B为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种或几种的混合物；
所述的pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、乙醇胺、三乙醇胺、乙胺、二乙胺、2-氨基丙醇、氨基甲基丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺的无机或有机碱性化合物中的一种或几种；
所述的深加工助剂为乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、异丙醇、1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、一缩二丙二醇、平均分子量为400～8000的聚乙二醇、丙三醇、乙二醇单甲醚、磷酸酯、油酸、亚油酸、油酸三乙醇胺、硬脂酸三乙醇胺、棕榈酸三乙醇胺的化合物中的一种几种。
为了使本发明所涉及的碳黑水性色浆既加工简单、设备易得，又能在颜料颗粒粒度上达到较高的要求，本发明还提供一种超细水性碳黑色浆的制备方法，其特征在于，按上述配比，先将除碳黑以外的组分，加入容器混合得到一均匀溶液，然后缓慢地将碳黑加入溶液中混合和浸润，制备时采用高速分散、球磨、胶体磨及砂磨一种或几种相结合的方式，再采用循环流出式卧式砂磨法，在转速2000～3000r/min下，持续循环研磨1～2小时，得到成品色浆。
有益效果
本发明的特点在于，根据碳黑颜料特有的结构及其表面特征，以及色浆与后续墨水、涂料的基本配方的相容性，所选用的分散剂，不但具有普通分散剂所具有的亲碳黑颜料的疏水大分子官能团，同时还具有一定比例的改善色浆与水性墨水或涂料中基本配方相容性的官能团。
本发明的另一特点在于，为了有效地提高色浆与水性墨水或涂料等应用体系的相容性，改善产品性能，在制备色浆的过程中添加了一定量的深加工助剂，同时它还要求与分散剂有很好的相容性，兼具助磨或助溶。
本发明所制备的碳黑水性色浆，具有比较高的颜料固含量约15％～35％，降低加工成本；色浆颗粒粒度小，平均粒径范围约70～180nm，且颗粒粒度分度窄，呈单分散性；与水性墨水或涂料等配制体系相容性好；粘度低，着色力高，抗水性强，稳定性好；制备过程简单，易于工业化生产。
具体实施方式
实施例一：
选用6#色素碳黑(南京梅山亿腾化工有限公司)20％，分散剂3％(为美国Sartomer公司的SMA1440)，1，3-丙二醇10％，聚乙二醇(平均分子量400)5％，浓氨水1％，其他助剂磷酸三丁酯1％，去离子水60％。按一定顺序投料后，高速分散或立式砂磨30分钟，然后转入循环流出式卧式砂磨，转速2500r/min，持续循环研磨1.5h，直接出料即为成品色浆。
实施例二：
选用6#色素碳黑(南京梅山亿腾化工有限公司)20％，分散剂8％(为日本Johnson Polymer株式会社的Joncryl-60)，乙二醇12.5％，丙三醇3％，浓氨水1％，其他助剂磷酸三丁酯1％，去离子水54.5％。按一定顺序投料后，高速分散或立式砂磨30分钟，然后转入循环流出式卧式砂磨，转速2500r/min，持续循环研磨1.5h，直接出料即为成品色浆。
比较例一：
选用6#色素碳黑(南京梅山亿腾化工有限公司)20％，分散剂9％(为日本Johnson Polymer株式会社的Joncryl-60)，浓氨水1％，其他助剂磷酸三丁酯1.5％，去离子水68.5％。按一定顺序投料后，高速分散或立式砂磨30分钟，然后转入循环流出式卧式砂磨，转速2500r/min，持续循环研磨1h，直接出料即为成品色浆。
比较例二：
选用6#色素碳黑(南京梅山亿腾化工有限公司)20％，分散剂NNO(亚甲基双萘磺酸钠)5％，一缩二乙二醇10％，聚乙二醇(平均分子量400)5％，氢氧化钠1％，其他助剂磷酸三丁酯0.8％，去离子水58.2％。按一定顺序投料后，高速分散或立式砂磨30分钟，然后转入循环流出式卧式砂磨，转速2500r/min，持续循环研磨1.5h，直接出料即为成品色浆。
比较例三：
选用6#色素碳黑(南京梅山亿腾化工有限公司)20％，分散剂萘酚聚氧乙烯醚(Solsperse-27000)5％，三乙醇胺1.5％，其他助剂磷酸三丁酯1.3％，去离子水72.2％。按一定顺序投料后，高速分散或立式砂磨30分钟，然后转入循环流出式卧式砂磨，转速2500r/min，持续循环研磨2h，直接出料即为成品色浆。
比较例四：
选用6#色素碳黑(南京梅山亿腾化工有限公司)20％，丙烯酸钠共聚物(平均分子量2000)15％，氢氧化钠1.5％，其他助剂磷酸三丁酯1.3％，去离子水62.2％。按一定顺序投料后，高速分散或立式砂磨30分钟。此例在预分散过程中出现严重的沉降，研磨后体系急剧发胀，导致实施过程无法继续而终止。
将上述例子中所得到的碳黑水性色浆，测定其粒度分布，进行稳定性和抗水性试验，并分别配制成中性墨水，同样测定其粒度分布，进行稳定性和抗水性试验。其中粒度分布采用Malvern Zetasizer 3000HS Analyzer进行测定；稳定性试验以常温静置三个月为标准，其中A表示无明显变化，B表示粘度稍有增大且略有沉降，C表示粘度增大沉降明显；抗水性试验为徒手在A4中性复印纸上划出5个连贯的直径为20～30mm的圆圈，经过划圆2小时后，将划过圆圈的书写纸在盛有去离子水的烧杯中浸放，经一段时间，观察其是否有洇水扩散现象，其中A表示抗水性较强，B表示抗水性一般，C表示抗水性较差。从所得结果来看，本发明所制备的碳黑水性色浆，不论在粒度分度、稳定性上，还是在后续加工的相容性、抗水性上的表现都比其他类型的色浆的性能表现要好。具体测试结果如表1所示：
表1色浆及其相应中性墨水的测试结果
1、一种超细水性碳黑色浆，其特征在于，所述的色浆配方包括如下组分，其质量百分比为：
| 平均粒度(nm) | 粒度分布 | 稳定性 | 抗水性 | |
| 实施例一其相应墨水 | 133154 | 单峰单峰 | AA | AA |
| 实施例二其相应墨水 | 120165 | 单峰单峰 | AA | AA |
| 比较例一其相应墨水 | 128200 | 单峰多峰 | AB | AA |
| 比较例二其相应墨水 | 347420 | 多峰多峰 | CC | CC |
| 比较例三其相应墨水 | 130212 | 单峰多峰 | BA | BB |
色素碳黑颜料 15％～35％
分散剂 2％～20％
去离子水 30％～78％
pH调节剂 0.5％～1.5％
深加工助剂 2％～20％
其中：所述的色素碳黑颜料为比表面积为50～500m2/g、吸油值≤120cm3/100g的色素碳黑颜料中的一种；
所述的分散剂是平均分子量为2000～10000的A与B的聚合物，其中A为苯乙烯，B为选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐中的一种或几种的混合物；
所述的pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、乙醇胺、三乙醇胺、乙胺、二乙胺、2-氨基丙醇、氨基甲基丙醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、N，N-二甲基甲酰胺的无机或有机碱性化合物中的一种或几种；
所述的深加工助剂为乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、异丙醇、1，3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、一缩二丙二醇、平均分子量为400～8000的聚乙二醇、丙三醇、乙二醇单甲醚、磷酸酯、油酸、亚油酸、油酸三乙醇胺、硬脂酸三乙醇胺、棕榈酸三乙醇胺的化合物中的一种几种。
2、一种如权利要求1所述的超细水性碳黑色浆的制备方法，其特征在于，按所述的配比，先将除碳黑以外的组分，加入容器混合得到一均匀溶液，然后缓慢地将碳黑加入溶液中混合和浸润，制备时采用高速分散、球磨、胶体磨及砂磨一种或几种相结合的方式，再采用循环流出式卧式砂磨法，在转速2000～3000r/min下，持续循环研磨1～2小时，得到成品色浆。
下一篇：已经是最后一篇了上一篇： 纹绣色料的三种基本成分和区别
此文关键字：超细水性碳黑色浆
同类文章排行
- 超细水性碳黑色浆
- 纹绣色料的三种基本成分和区别
- 水油通用纳米透明氧化铁红色浆
- 环保通用色浆树脂
- 通用无树脂水性群青色浆制备方法
- 高耐碱型无机涂料用色浆制备方法
- 高分子分散剂及其制备方法和应用
- 氧化铁颜料色浆及其制备方法
- 漆膜的流平
- 润湿分散剂在涂料配方中的选用
最新资讯文章
- 超细水性碳黑色浆
- 纹绣色料的三种基本成分和区别
- 水油通用纳米透明氧化铁红色浆
- 环保通用色浆树脂
- 通用无树脂水性群青色浆制备方法
- 高耐碱型无机涂料用色浆制备方法
- 高分子分散剂及其制备方法和应用
- 氧化铁颜料色浆及其制备方法
- 漆膜的流平
- 润湿分散剂在涂料配方中的选用
您的浏览历史
