中性墨水用碳黑色浆的分散稳定型

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1、第7卷第4期过程工程学报Vol.7No.42007年8月TheChineseJournalofProcessEngineeringAug.2007中性墨水用碳黑色浆的分散稳定性11211冯征宇，陈爱平，钱军，浦玉，刘伟(1.华东理工大学材料科学与工程学院超细材料制备与应用教育部重点实验室，上海200237；2.华东理工大学石油化工学院，上海201512)摘要：通过分散剂的筛选，研制了配置中性笔墨水的水性碳黑色浆.提出了用于表征碳黑色浆分散稳定性的离心分离−吸光光度方法，并初步实验验证了其可行性.优化了分散剂的用量，并研究了砂磨时间对色浆存储稳定性的影响.结果表明，具有芳环结构的高分子嵌

2、段共聚物是制备碳黑水性色浆的优良分散剂.以碳黑颜料为基准，当苯乙烯−马来酸酐树脂铵盐溶液分散剂用量为20%、砂磨2h时，得到平均粒径为117.1nm的碳黑色浆，放置15d后平均粒径为160.0nm，具有较优的存储稳定性，以此色浆制备的中性墨水具有良好的存储稳定性和书写性能.关键词：碳黑；分散；中性墨水中图分类号：TQ630.6文献标识码：A文章编号：1009−606X(2007)04−0796−061前言分散剂B，萘酚聚氧乙烯醚(Solsperse27000)，美国Avecia公司；分散剂C，十二烷基苯磺酸钠(SDS)，化色素碳黑中性笔以其书写润滑流利、墨迹收敛坚牢学纯，国药集团化学试

3、剂有限公司；乙二醇、丙三醇、的优点，已被广泛用作文件、资料等专用的签字笔.虽三乙醇胺，化学纯，上海凌峰化学试剂有限公司；其余然我国已是中性笔的生产和销售大国，但中性墨水仍然墨水添加剂均由上海墨水厂提供.是阻碍我国成为中性笔生产强国的关键技术之一.目前2.2原料碳黑的预处理[1]国产试用性的中性笔专用墨水还存在一些缺陷，高档将碳黑于研钵中磨细后，于105℃下烘干24h，取产品市场为国外公司占据.出后放入干燥器内备用.在中性墨水的开发过程中，除了获得优异的墨水流2.3碳黑分散液的制备变性能之外，使着色剂均匀而稳定地分散于水性介质中取一定量经过预处理的碳黑，加入去离子水混合，是决定墨水性能的

4、又一重要因素.然而，普通碳黑由于以0.05:1,0.1:1,0.2:1,1:1和2:1的分散剂/碳黑质量比分[2]自身的一些特殊性质，在水中没有自分散性.为了改别加入3种分散剂A,B,C(分散剂类型与化学结构列于善碳黑在水性基质中的分散性，国内外已经进行了一些表1)，搅拌均匀后，放入超声波清洗器中超声分散，制研究，所采用的方法包括表面活性剂处理、表面接枝改成分散液A,B,C.[3−5]性、碳黑表面氧化改性等，而目前应用最为广泛的2.4水性碳黑色浆的制备方法是使用分散剂.选用合适的分散剂，充分溶解于去离子水、乙二醇、色素碳黑在制浆过程中容易产生粘度剧增、颗粒返丙三醇、三乙醇胺等混合溶剂中

5、，加入一定量的碳黑(色粗等不良现象，致使色浆的品质降低，或不适于中性墨浆固含量以20%计)，高速分散30min后，再转入实验[6]水的配制，这也是中性墨水研发的关键技术难题之一.室循环砂磨机(介质为氧化锆球，Φ=1mm，填充率70%)本工作从色浆中颜料碳黑的粒度及分布，以及分散稳定进行分散，得到水性碳黑色浆.性的角度出发，筛选合适的分散剂，优化水性色浆制备2.5中性墨水的配制工艺，研制出适合中性墨水使用的色素碳黑水性色浆，将丙烯酸类碱溶胀型增稠剂加入到去离子水、乙二为突破我国中性笔生产中的技术瓶颈提供指导.醇、丙三醇等混合溶剂中，以三乙醇胺调节pH值至9，再加入少量其他墨水组分，加热至

6、70℃充分搅拌混合，2实验冷却至室温，作为母液备用.以少量去离子水稀释水性2.1试剂碳黑色浆，加入到上述母液中，常温搅拌与加热搅拌#碳黑，甲级6，上海吴泾碳黑厂；分散剂A，苯乙(70℃)交替进行一定时间.最后将产品在转速4000烯−马来酸酐树脂铵盐溶液(SMA)，美国Sartomer公司；r/min下离心分离10min，除去沉降物，即得中性墨水.收稿日期：2006−10−19，修回日期：2006−12−27基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项目(编号：2004CB719500)作者简介：冯征宇(1982−)，男，浙江省宁波市人，硕士研究生，材料学专业；陈爱平，通讯联系

7、人，E-mail:apchen@ecust.edu.cn.第4期冯征宇等：中性墨水用碳黑色浆的分散稳定性797表1分散剂的类型与化学结构Table1ThetypesandchemicalstructuresofdispersingagentsDispersantTypeStructurePurity(%)NH4OONH4OR2ONH4OCCOOCCOAAnionicCHCH2CHCHCHCHCHCH25wxyzOCCOnOR1ONH4OCH2C