超細(xì)炭黑水性分散體系的制備及染色性質(zhì)研究.pdf

1、炭黑是一種重要的化工原材料，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨、涂料等領(lǐng)域。本文研究了炭黑的分散性質(zhì)，比較了兩種制備超細(xì)炭黑水性分散體系的方法，并分析了超細(xì)炭黑水性體系的性質(zhì)和染色性能，探討了陽(yáng)離子改性棉織物對(duì)炭黑染色性能的影響。 從炭黑分散體系三部分(分散介質(zhì)、添加劑和炭黑)作用的角度，初步研究了炭黑的分散性能。結(jié)果表明炭黑在弱極性(ε=4.9～13.3)或沉降因子低(C<1.043)的介質(zhì)中分散效果較好，添加劑會(huì)影響炭黑在介質(zhì)中的分

2、散，炭黑表面結(jié)構(gòu)因液相氧化而改變，分散后的炭黑粒徑隨氧化程度的加劇而變大。 采用分散劑直接分散法制備超細(xì)炭黑水性分散體系時(shí)，研究了低分子分散劑、高分子分散劑(羧甲基纖維素鈉CMC和聚乙烯吡咯烷酮PVP)對(duì)炭黑的分散效果，并討論了分散劑的混用。結(jié)果表明低分子分散劑中陰離子型能較好地分散炭黑，其中亞甲基二萘磺酸鈉NNO最有效；CMC粘度影響對(duì)炭黑的分散，炭黑粒徑隨超聲時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速降低至最小值160nm；過(guò)氧化氫高溫處理有利于CM

3、C分散炭黑；PVP分散后的炭黑粒徑、Zeta電位絕對(duì)值隨超聲時(shí)間的延長(zhǎng)也逐漸降低，但過(guò)氧化氫高溫處理不利于PVP分散炭黑；非、陰離子型低分子分散劑混用時(shí)沒(méi)有協(xié)同作用；在過(guò)氧化氫高溫處理時(shí)，NNO與CMC有較好的混用性；另外NNO比聚氧乙烯辛基苯酚Tx能更有效地改善PVP對(duì)炭黑的分散效果； 討論了CMC、PVP包覆炭黑的分散效果。結(jié)果表明非溶劑用量影響CMC包覆后的炭黑粒徑，包覆后的炭黑粒徑較大、Zeta電位絕對(duì)值較高，離心穩(wěn)定性

4、較好；PVP交聯(lián)包覆時(shí)，當(dāng)引發(fā)劑用量>1.6wt％時(shí)，炭黑粒徑明顯增加；在超聲波處理時(shí)，PVP包覆分散和PVP直接分散的炭黑具有相似的粒徑和Zeta電位，但前者的離心穩(wěn)定性較好；然而PVP包覆后的炭黑在強(qiáng)烈超聲時(shí)，會(huì)重新聚集成較大的附聚體，表明包覆的PVP交聯(lián)層容易在炭黑表面剝落。 分析了超細(xì)炭黑水性分散體系的性質(zhì)，表明體系的表觀粘度隨NNO用量增加而略有增大，體系為剪切變稠型；體系的表觀粘度也隨炭黑用量增加而增大，當(dāng)炭黑用量<

5、5wt％時(shí)，為剪切變稠型，而當(dāng)炭黑用量為10wt％時(shí)，則為明顯的剪切變稀型；分散體系具有較好的離心穩(wěn)定性，通過(guò)離心分級(jí)可獲得不同粒徑D0(最小可達(dá)36.1nm)的炭黑分散液，都具有較好的靜置穩(wěn)定性(25℃和80℃)，D0為90.5nm的炭黑具有很好的再分散性。 研究了超細(xì)炭黑水性分散體系的染色性質(zhì)。結(jié)果表明分散劑種類(lèi)對(duì)棉織物K/S值影響較大，其中二丁基萘磺酸鈉BX染色后的棉織物K/S值最高，炭黑上染率和織物K/S值隨著分散劑(N

6、NO、Tx)用量增加而明顯降低；炭黑粒徑對(duì)棉織物顏色性質(zhì)影響較小，炭黑上染率隨著炭黑用量增加而逐漸增加，但當(dāng)CB>8％owf時(shí)開(kāi)始迅速下降；織物K/S值隨炭黑用量變化的曲線類(lèi)似于Langmuir型，染色后織物K/S值當(dāng)炭黑為10％owf時(shí)達(dá)到最大，而皂洗后K/S值當(dāng)炭黑為4％owf時(shí)達(dá)到最大；添加電解質(zhì)NaCl對(duì)炭黑染色有一定的促染作用，粘合劑能明顯提高棉織物K/S值，但并不能提高摩擦牢度。 在陽(yáng)離子改性棉織物的基礎(chǔ)上，討論了炭

7、黑分散體系的染色性能。認(rèn)為分散劑種類(lèi)也影響炭黑對(duì)陽(yáng)離子改性棉織物的染色，其中BX、Tx的染色效果較好；炭黑上染率和織物K/S值隨分散劑(NNO、Tx)用量增加而有所降低；炭黑粒徑對(duì)陽(yáng)離子改性棉織物的顏色性質(zhì)影響較大；增加炭黑用量，則炭黑在陽(yáng)離子棉織物上的上染率明顯降低，當(dāng)炭黑用量為2％owf時(shí)，達(dá)到最大色深值；添加電解質(zhì)對(duì)陽(yáng)離子棉織物染色的影響較小，可實(shí)現(xiàn)無(wú)鹽染色；加入粘合劑降低了陽(yáng)離子棉織物染色后的K/S值，但稍微提高了棉織物的干、濕