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Disuper S26：高色素黑的分散原理
发布时间:
2024-04-11
Disuper S26：高色素黑的分散原理
在有机介质中，分散剂通常通过氢键、离子相互作用、范德华力和酸碱相互作用进行吸附，分散剂在颗粒表面吸附后，在颗粒之间产生排斥力，这些力在非极性介质中基本上具有空间性。碳黑上的官能团（羧酸、酚酸、醌和内酯基团）被认为附着在构成碳黑结构的石墨层的边缘，这些基团可以与聚合物以及添加剂发生物理和化学相互作用。
一、关于FW200高色素碳黑
经典的FW200碳黑属于高黑度气法碳黑（HCG），吸油值高达620g/100g，可以制作出蓝相黑的涂层。FW200碳黑通过液态烃的连续热解产生，被喷入炉内辅助燃料（天然气）燃烧产生的高温场（1200-1800°C）。主要反应步骤包括将烃类原料脱氢成芳香碳或自由基和离子，缩合成多核芳香，然后成核、颗粒生长、聚集、表面生成和团聚。
气法碳黑的孔隙率和结晶度很大程度上取决于工艺温度和过量的氧化剂。在800°C以上的温度下，碳黑颗粒的表面暴露并氧化，导致颗粒直径减小，而对其内部纳米结构没有太大干扰，但对分散剂在其表面的润湿和包裹提出了挑战。
构型、功能锚和分子量分布的精细控制是生产高性能分散剂的关键。我们通过CRP可控自由基聚合，生产嫁接有明确定义的功能聚合物链的聚合物，接枝技术还为超分散剂提供了具有良好特征的接枝官能链段。
二、Disuper S26超分散剂
70纳米左右的峰值粒径是FW200碳黑蓝相的关键。使用功能嵌段共聚物作为稳定剂是在一步分散聚合过程中精细控制表面功能聚合物颗粒的一种有力的方法。特别是不溶性链段的链长对于控制所得聚合物颗粒的最终尺寸和表面接枝密度至关重要。
Disuper S26采用CRP可控自由基聚合法合成，是甲基丙烯酸丁酯（BMA）和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的嵌段共聚物，将共聚物与甲基乙醇胺进一步反应生成可分散改性的聚（BMA-b-GMA）（即MPBGA）。我们采用凝胶渗透色谱、傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热法对合成的嵌段共聚物进行了结构评价。这些测试方法也用在每一批量产的S26分散剂合格测试中。
核心化学实验室研发仪器（部分）
通过分析添加剂在不同颜料体积浓度下在溶剂型涂料中的机械、光学、化学和流变特性，我们评估了添加剂作为润湿剂和分散剂的能力。研究了MPBGA共聚物链长对分散性和光学性能的影响结果表明，MPBGA的分散性随着共聚物分子量的增加而增加，光学性能变好，碱基的存在进一步促进碳黑蓝相的生成。
三、实际性能测试
在Corechem实验室环境条件下，我们用同德1100B树脂对比测试Disuper S26与市面品分散FW200高色素黑的性能差异：
Disuper S26分散剂单涂光泽度（60度角度测量）
Disuper S26（104.7度） 市面品(100.9度)
Disuper S26分散剂的蓝相黑
Disuper S26（L=2.1） 市面品(L=2.3)
Disuper S26分散剂的着色力
Disuper S26（左） 市面品(右)
我们从IR光谱推断FW200黑浆表面发生的分子相互作用，由于存在Disuper S26高分子量分散剂，高色素黑浆的流变性能得到了显着改善，通过氢结合吸附在表面，并且具有有助于颗粒空间稳定的环状结构。
Disuper S26在制备高光低粘的高色素黑浆上有帮助，解絮凝性能也体现在增强浆料着色强度和改善颜色稳定性上。
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