[發明專利]以無水乙醇為分散介質的碳黑漿料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210134273.6
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102631848A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 王宏宇;吳志奎;梁正林;王明娣;黎向鋒;袁曉明;沈清;許曉靜
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種納米漿料及其制備方法，尤其是一種碳黑漿料及其制備方法，具體地說是一種以無水乙醇為分散介質的碳黑漿料及其制備方法。

背景技術

碳黑是一種微觀結構、粒子形態和表面性能都極為特殊的炭素材料，是利用烴類物質（油類或天然氣等碳氫化合物）裂解和不完全燃燒而生成的細小粒狀黑色粉末狀物質，其粒徑處于納米量級（一般為20納米左右）。

碳黑作為一種理想的黑色顏料，具有優良的著色性、耐候性及化學穩定性，這種優良的特性使其在塑料、橡膠、涂料、印墨等行業得到廣泛應用。碳黑具有優異的光譜吸收性能，除可用作著色劑之外，還可以用作直接吸收式太陽能集熱器的吸熱材料等。此外，強吸附特性也使得碳黑在環境污染問題方面的應用，得到越來越廣泛的關注。

由于碳黑顆粒小（一般其粒徑僅為20納米左右），粒子具有比表面積大，表面自由能高等特點，所以碳黑粒子間形成極強的聚集力易成團，不利于碳黑優異性能的發揮。解決這一問題的一個重要途徑就是將碳黑加入到液體介質中，形成納米顆粒/水基溶劑或納米顆粒/有機基溶劑的固體/液體體系，即俗稱的納米漿料。納米顆粒是否均勻穩定的分散在液體介質中是評價納米漿料優劣的重要標準。

目前，國內外對碳黑在水基體系中分散性的研究報道很多，改善其分散性能的方法也各具特色，歸納起來有以下兩種：（1）直接使用各種分散劑，（2）使用化學氧化法或接枝法等對碳黑進行改性。這兩種方法的一個共性問題是，在處理改性過程中容易引入其它副產物和雜質，對碳黑在其它領域的開發應用造成不利影響。因此，開發一種不含分散劑且能均勻穩定懸浮的碳黑漿料對促進其在其他領域如激光熔覆用微納復合粉體等中的進一步應用至關重要。

眾所周知，無水乙醇是日常生活和工業實踐中運用最廣泛的液體介質之一。據申請人所知，目前尚無一種以無水乙醇為單一介質或主要介質對碳黑進行分散的研究報道。其主要原因是碳黑目前主要應用于橡膠、涂料、印墨等行業，水基體系是較為合適的選擇。隨著我國科學技術的發展，工業領域對以無水乙醇為單一介質或主要介質的碳黑漿料的需求日益增多。因此，開發一種以無水乙醇為單一介質或主要介質的碳黑漿料已成為充分發揮碳黑優良特性、開拓其應用領域、提高其使用價值的當務之急。

發明內容

本發明的目的之一是針對現有的碳黑漿料只限于水基體系且必須添加分散劑或采用化學氧化法、接枝法等對粉體改性后才能良好分散，從而易增加漿料雜質等問題，發明一種以無水乙醇為分散介質的碳黑漿料。

本發明的目的之二是發明一種所述碳黑漿料的制備方法。

本發明的技術方案之一是：

一種以無水乙醇為分散介質的碳黑漿料，其特征是它由占漿料質量分數0.05%~0.15%的碳黑粉體以及余量的無水乙醇組成，所述的碳黑粉體為市購無氣體保護的普通袋裝碳黑粉體。

本發明的技術方案之二是：

一種以無水乙醇為分散介質的碳黑漿料的制備方法，其特征是它包括以下步驟：

首先，將碳黑粉體置于干燥箱中使其干燥，控制干燥箱的溫度在110-130℃之間，干燥時間不少于4小時；

其次，將經過干燥的、占漿料質量分數為0.05%~0.15%的碳黑粉體放入容器中；

再次，量取滿足最終碳黑漿料質量分數要求的乙醇，加入到盛放碳黑粉體的容器中攪拌不少于5分鐘，至得到無明顯固液分層的碳黑分散液；

最后，將攪拌后的碳黑分散液置于超聲設備中進行恒溫超聲分散，控制恒溫溫度為20±5℃，分散時間為30~60分鐘，即可得到分散穩定的碳黑漿料成品。

所述的干燥箱的最佳溫度為120℃，干燥時間為5小時。

所述的恒溫超聲分散是指超聲分散過程在超聲槽中通循環冷卻水使槽中水溫恒定。

本發明的有益效果：

（1）本發明所制備的漿料為一種以無水乙醇為單一分散介質的碳黑漿料，實現了碳黑這一納米粉體在無水乙醇單一分散介質中均勻分散并制備成納米漿料，極大的拓展了碳黑的應用范圍。

（2）本發明所制備的漿料中組分純凈，不含表面改性劑等其它物質，有效避免了雜質組分對碳黑使用性能的不利影響。

（3）本發明方法具有工藝簡單、處理時間較短、過程容易控制等特點，具有很強的工程應用價值。

（4）本發明所制備的漿料具有良好的分散穩定性，可穩定分散3個月以上不沉降，具有很好的使用性能。