抗凝胶印花涂料的性能研究

抗凝胶印花涂料的性能研究

刘治禄1,杨德生1 ,吴培莲2 ,陈一3
(1.上海美加灵油墨涂料厂, 上海200093;2,上海第二印染厂, 上海200090  3.上海杨浦区业余工业大学, 上海200093)

英国胶体公司报道:解决合成增稠剂PT(和涂料黑凝胶问题可采用Alcoprint (和PTH的1:1混合浆,该法大部分情况下是可行的.在合成增稠剂KG一201和R一834粘合剂原糊中预先加入0.5%AlcoprintPDN,再加入炭黑也可以防止凝胶.目前,国内尚无抗凝胶合成增稠剂,故研制抗凝胶炭黑很有必要.炭黑是一种高分散、多孔性的亲油性颜料,其表面上有多种官能团(—c00H、一0H、一co-),因而构成了炭黑的多相性和特殊的吸附性.炭黑与丙烯酸型合成增稠剂就是这样一种具有特殊吸附性的凝胶.炭黑是一系列处于不同氧化阶段的多环芳烃(环状化合物),相互重叠形成微晶,微晶进一步交错聚集形成炭黑粒子.由于后处理过程不同,炭黑表面带有不同程度的氧化官能团,如一0H、-COOH、一C00R等,使炭黑表面呈现不同的酸碱性.因此,在水中可以吸附质子(H+) 或氢氧根离子.其化学反应为

在色素炭黑中,6# 色素炭黑、1# 高色素炭黑、特1#高色素炭黑、SB一335色素炭黑即使在酸性很高的溶液中,都只结合氢氧根离子,说明此类色素炭黑表面带有大量的酸性官能团,为酸性炭黑.通用炭黑N一330是价格比较低廉的橡胶专用炭黑,在pH值低于7时表面接受质子(H+),pH值继续升高,表面开始吸附氢氧根离子,说明该炭黑呈中性,即所谓中性炭黑.8501炭黑主要组成为30%N一330炭黑加8%6色素炭黑并经1/5冲淡,是pH值为6.14的中性炭黑,它的抗凝能力非常差.

1 抗凝色素炭黑
由表1可知,随着测试时间的延长,常用中性炭黑已结块,而酸性色素炭黑仍有较好的流变性

注:粘合剂R一834 30%,合成增稠剂KG一201(2.5%)62%.
将常用色素炭黑做成不同质量分数的印花原浆并以1/5冲淡,测试的pH值如表2所示.

由表2知:色素炭黑遇丙烯酸型合成增稠剂,基本不产生凝胶,如加入1%冰醋酸,其抗凝能力非常好.抗凝色素炭黑给色量大大高于普通炭黑,故作特黑产品很适合,但价格比较高.

2 常规抗凝炭黑
常规抗凝炭黑是指低价的常规炭黑8501经过抗凝剂处理的一种产品.经试验,解决常规炭黑的凝胶问题有3个途径:(1)在38%常规炭黑中加入1%六偏磷酸钠,就有很好的抗凝胶作用,而且粘度变化不大,色浆稳定,放置一周后粘度变化不大,缺点是10 d后即起霜;(21在38%的常规炭黑中加入1%扩散剂N(扩散剂NNO)也有很好的抗凝胶作用.产品为阴离子性棕色粉末,有较好的扩散性与保护胶体性.1%溶液pH值为7-9,耐酸、耐碱、耐盐、耐硬水.常规炭黑中加入扩散剂N后,易起泡,粘度变厚,量越多粘度越高.扩散剂N用量和炭黑液体本身粘度有关,但对色浆(由扩
散剂N处理过的炭黑、增稠剂KG一201、R一834粘合剂做成)的粘度影响很小.1%扩散剂N处理过的炭黑,就可以控制合成增稠剂KG一201的凝胶,而且色浆在3 d内是稳定的;(3)在38%常规炭黑中加入1%阳离子表面活性剂1231 Br也有很好的抗凝胶作用.该产品有氯型和溴型2种_夕 观上,氯型为微黄色胶体,溴型为微黄色液体,都具有溶于水和乙醇的溶解性、阳离子性,活性物质量分数为48%~52%,pH值(10%水溶液)6~8,在100℃以下稳定,不宜超过120℃长时间加热.经试验,溴型的抗凝胶能力比氯型好,但用量对合成增稠剂粘度的影响比较大,1% 1231 Br做成的色浆稳定性很好,用量过多仍然呈阳荷性反应.相比较,使用六偏磷酸钠比较安全,做成色浆的流变性接近乳化浆A,但给色量偏低,这也是合成增稠剂的共性.在要求色浆较厚时,可以使用扩散剂NNO作抗凝胶剂.不同抗凝胶剂处理过炭黑的粘度(用流度值表示,流度值越大,粘度越小,流度值越小,粘度越大)
变化如图1所示.

综上所述,阳离子(1231 Br)、阴离子(扩散剂N)、无机分散剂(六偏磷酸钠1对炭黑都有很好的吸附性能和抗凝能力,证明了炭黑多相性和特殊吸附性的存在.实验还发现,中性炭黑N一330由于出厂的pH值不同,产生凝胶的情况也不一.pH 5.30的炭黑,经抗凝剂处理后,抗凝能力比较好,而pH值在6.14接近中性时的炭黑,即使经抗凝剂处理,抗凝能力仍比较差,必须用醋酸调节pH值到3.50左右.850 1炭黑遇丙烯酸型合成增稠剂产生严重的凝聚,会影响印花质量.故8501炭黑必须用抗凝剂处理,且pH值必须调节到3.50(呈酸性),才能有比较好的抗凝作用,即中性炭黑先用醋酸调节到酸性,再加抗凝剂,既解决了发胀起泡的问题,而且流变性得到了很大改善.
根据上述结果,用62%的合成增稠剂KG一201(5%)和30%的R一834粘合剂(其空白试验的流度值为5cm/10 S)、1%抗凝胶剂处理过的8%炭黑做成色浆,每隔1 h测定一次流度值,共测5次,其粘度变化如图2所示.

3 结论
通过生产实践和理论分析,中性炭黑N一330由于出厂的pH值不同,产生凝胶的情况也不一.pH 5.30的炭黑经抗凝剂处理后,抗凝能力比较好,而pH值在6.14接近中性时的炭黑,即使经抗凝剂处理,抗凝能力仍比较差,必须用醋酸调节pH值到3.50左右.增加抗凝剂用量,也有较好的抗凝效果,3种抗凝剂相似.实验还发现,炭黑先用醋酸调节到酸性,再加抗凝剂,既解决了发胀起泡的问题,而且流变性得到了很大改善.处理过的炭黑与合成增稠剂做成的色浆稳定性很好.色素炭黑对丙烯酸型合成增稠剂基本不产生凝胶,如加入1%冰醋酸,其抗凝能力非常好.抗凝色素炭黑给色量大大高于普通炭黑,故作特黑产品很适合,但价格较贵.

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