[發明專利]一種油性自分散納米炭黑的制備方法

有效

• 申請號: 201611166125.7
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106634060B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 付少海;張麗平;李敏;王良安;王春霞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C09C1/56
• 分類號: C09C1/56;C09C3/06;C09C3/10;C09C3/12
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種油性自分散納米炭黑的制備方法，屬精細化工領域。本發明通過在炭黑表面接枝含有碳碳雙鍵的硅烷偶聯劑，利用硅烷偶聯劑的可聚合基團與其它油性單體共聚，在炭黑粒子表面包覆一層具有分散和穩定雙重作用的聚合物，以達到在油性溶劑中自分散的目的。

技術領域

本發明涉及一種油性自分散納米炭黑的制備方法，屬精細化工領域。

背景技術

炭黑作為一種重要著色劑廣泛應用于橡膠、塑料、涂料等諸多領域，但是由于炭黑粒子粒度小、比表面積大、極易團聚等特性，很難穩定分散在油性體系中，這些缺陷限制了炭黑性能的充分發揮，已成為炭黑應用的一大難題。因此，增強炭黑的親油性、提高炭黑在油性溶劑中的分散穩定性已經成為當前的研究熱點。

油性自分散炭黑顏料是近年來發展的一種新型著色材料，具有運輸方便，使用簡單等特點，得到了人們的廣泛關注。目前，制備親油性炭黑的方法主要有：(1)在分散劑協助下研磨分散，該法工藝簡單，便于產業化，如：崔瑩等以離子型脂肪醇醚磷鹽和非離子型硅烷偶聯劑作為分散劑成功分散了聚丙烯腈基碳纖維，但是由于添加的分散劑是靠物理作用吸附在基體表面，存在吸附和脫吸附的現象，而脫吸附行為的存在會導致炭黑粒子重新聚集。(2)包覆改性，這種方法一般以炭黑作為囊心，油性聚合物為壁材，通過相分離、表面聚合、噴霧干燥的方法將油性聚合物沉積在炭黑表面，形成微膠囊，使炭黑粒子可以穩定的分散在油性溶劑中。如：專利CN101418137公開了一種原位聚合制備超細有機顏料/聚合物復合粉體的方法，成功在有機顏料或炭黑表面包覆一層聚合物，使其在特定溶劑中很好的分散穩定性。然而此類方法大多是針對色漿而言且制備的改性炭黑大多粒徑較大，不在納米范圍內。(3)接枝改性，炭黑表面的接枝改性是在炭黑表面接枝上油性聚合物鏈，并將其一端牢固地結合在炭黑表面，另一端伸展在溶劑中以提供足夠的斥力阻止粒子間重新聚集來達到容易分散的目的。如平川紀夫等通過在炭黑表面接枝偶氮基或過氧酯基，在加熱的情況下引發油溶性乙烯基單體進行聚合，得到具有核殼結構的改性炭黑，在油性溶劑中具有良好的分散性能。然而這種方法由于接枝條件苛刻，引發溫度高，引發效率低導致包覆不完全，粒徑較大(大多在微米級別)；另外這些改性過程大多在一些有毒有害的溶劑中進行，對環境具有一定的危害作用。

發明內容

本發明的目的是：開發在油相體系中具有良好自分散功能的納米炭黑，使其滿足滌綸、聚乳酸等纖維原液著色對炭黑的要求，從而克服分散體中因添加其它物質，如分散劑、潤濕劑等而造成纖維結構、力學性能和表觀形貌受損的現象，克服運輸環境對著色劑使用性能的影響。

本發明的技術方案：先用液相氧化劑對炭黑表面進行處理，得到氧化改性炭黑，再加入硅烷偶聯劑醇溶液，經分散設備將氧化改性炭黑分散成納米顆粒，然后加入去離子水，并調節體系的pH值；然后，將反應體系轉移到反應釜中，一定溫度反應一段時間；加入油性共聚單體，升溫至一定溫度，開始滴加引發劑并控制反應時間，經高速離心、洗滌、烘干，將干燥后的炭黑粉體用粉碎機研磨粉碎，并用200目濾網過濾，即可得到油性自分散納米炭黑顏料。

在本發明的一種實施方式中，炭黑對液相氧化劑質量分數為0.1～20％，氧化溫度20～100℃，時間0.5～10h。

在本發明的一種實施方式中，炭黑對液相氧化劑質量分數為1～10％，氧化溫度50～60℃，時間0.5～2h。

在本發明的一種實施方式中，氧化改性炭黑在醇溶劑中的質量分數為1～40％，硅烷偶聯劑對氧化改性炭黑的質量分散為0.1～50％，加入去離子水對醇溶劑的質量分數為0.1～90％，調節pH值在2～11之間，反應釜中第一步反應溫度為20～80℃，反應時間為0.5～30h，加入油性共聚單體對氧化改性炭黑的質量分數為50～200％，共聚溫度為50～90℃，引發劑對單體質量分數為0.5～15％，反應0.5～20h。