CN114656807B - 一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，通过吸附少量正硅酸乙酯，同时在纳米炭黑表面复合氧化硅膜层，有效提升了纳米炭黑制备油墨或涂料体系的耐磨和耐刮擦性能，同时有效降低了油墨或涂料体系的摩擦系数。

Description

一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法
技术领域
本发明涉及纳米炭黑改性技术领域，更具体地说，本发明涉及一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法。
背景技术
纳米炭黑具有优异的着色性、耐候性和化学稳定性，且来源丰富、价格低廉，是重要的着色剂之一。
现有技术中，纳米炭黑被大量用于橡胶、塑料、油墨、涂料等领域。在一些特殊领域，要求油墨或涂料具有良好的耐磨性能和低摩擦系数，例如漆包线生产领域就要求涂层具有良好的耐磨和耐刮擦性能，同时摩擦系数要低，以方便收卷。
但未经改性的纳米炭黑主要作为颜料和强化剂使用，对涂层的耐磨和耐刮擦性能改善较小，相应体系的摩擦系数会有升高，需要添加助剂以降低摩擦系数。
发明内容
本发明提供一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，通过吸附少量正硅酸乙酯，同时在纳米炭黑表面复合氧化硅膜层，有效提升了纳米炭黑制备油墨或涂料体系的耐磨和耐刮擦性能，同时有效降低了油墨或涂料体系的摩擦系数。
一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，所述工艺方法具体如下：
（1）将正硅酸乙酯溶解于6-8倍体积的无水乙醇，分散均匀后加入正硅酸乙酯质量倍数10-15倍的纳米炭黑，充分搅拌后减压蒸馏除去乙醇，制得吸附料A；
（2）将硅酸钠溶于纯化水，溶解制得质量分数2%-3%的硅酸钠水溶液；
（3）将吸附料A按质量比1:3-5加入硅酸钠水溶液，然后加入整体质量1‰-3‰的聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液，均质分散，得乳化液B；
（4）在乳化液B中通入CO2，直至pH为4.5-4.8，老化2h-3h后，经过滤、干燥制得耐磨型纳米炭黑。
进一步的，第（1）步所用纳米炭黑的粒径为40nm。
进一步的，第（2）步所用硅酸钠的模数为3.1-3.4。
进一步的，第（3）步所用聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液为DC-1785。
进一步的，第（4）步在通入CO2的过程中，同时添加乳化液B质量分数1%-2%的双氨丙基聚二甲基硅氧烷。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过吸附少量正硅酸乙酯，然后在纳米炭黑表面复合氧化硅膜层，有效提升了纳米炭黑制备油墨或涂料体系的耐磨和耐刮擦性能，同时有效降低了油墨或涂料体系的摩擦系数；
2、聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液可使纳米炭黑在乳化体系中复合氧化硅膜层，有效提升了氧化硅膜层的均匀性，对进一步提升纳米炭黑的耐磨和耐刮擦性能效果明显；
3、双氨丙基聚二甲基硅氧烷可进一步降低纳米炭黑的摩擦系数。
具体实施方式
实施例1
一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，所述工艺方法具体如下：
（1）将正硅酸乙酯溶解于6倍体积的无水乙醇，分散均匀后加入正硅酸乙酯质量倍数10倍的粒径为40nm的纳米炭黑，充分搅拌后减压蒸馏除去乙醇，制得吸附料A；
（2）将模数为3.1的硅酸钠溶于纯化水，溶解制得质量分数3%的硅酸钠水溶液；
（3）将吸附料A按质量比1:3加入硅酸钠水溶液，然后加入整体质量1‰的聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液DC-1785，均质分散，得乳化液B；
（4）在乳化液B中通入CO2，同时添加乳化液B质量分数1%的双氨丙基聚二甲基硅氧烷，直至pH为4.5，老化2h后，经过滤、干燥制得耐磨型纳米炭黑。
实施例2
一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，所述工艺方法具体如下：
（1）将正硅酸乙酯溶解于7.5倍体积的无水乙醇，分散均匀后加入正硅酸乙酯质量倍数12倍的粒径为40nm的纳米炭黑，充分搅拌后减压蒸馏除去乙醇，制得吸附料A；
（2）将模数为3.3的硅酸钠溶于纯化水，溶解制得质量分数2%的硅酸钠水溶液；
（3）将吸附料A按质量比1:4加入硅酸钠水溶液，然后加入整体质量2‰的聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液DC-1785，均质分散，得乳化液B；
（4）在乳化液B中通入CO2，同时添加乳化液B质量分数1.2%的双氨丙基聚二甲基硅氧烷，直至pH为4.5，老化2h后，经过滤、干燥制得耐磨型纳米炭黑。
实施例3
一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，所述工艺方法具体如下：
（1）将正硅酸乙酯溶解于8倍体积的无水乙醇，分散均匀后加入正硅酸乙酯质量倍数15倍的粒径为40nm的纳米炭黑，充分搅拌后减压蒸馏除去乙醇，制得吸附料A；
（2）将模数为3.4的硅酸钠溶于纯化水，溶解制得质量分数2%的硅酸钠水溶液；
（3）将吸附料A按质量比1:5加入硅酸钠水溶液，然后加入整体质量3‰的聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液DC-1785，均质分散，得乳化液B；
（4）在乳化液B中通入CO2，同时添加乳化液B质量分数2%的双氨丙基聚二甲基硅氧烷，直至pH为4.8，老化3h后，经过滤、干燥制得耐磨型纳米炭黑。
实施例4
一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，所述工艺方法第（4）步未添加双氨丙基聚二甲基硅氧烷，其余工艺与实施例2相同。
对比例1
与实施例2第（1）步所用纳米炭黑同批次的粒径为40nm的纳米炭黑。
对比例2
一种炭黑改性工艺，所用纳米炭黑未吸附正硅酸乙酯，直接以与实施例2相同的固液比加入硅酸钠水溶液，其余工艺与实施例2相同。
对比例3
一种炭黑改性工艺，所用纳米炭黑第（1）步吸附等量的羟基硅油替代正硅酸乙酯，其余工艺与实施例2相同。
对比例4
一种炭黑改性工艺，其中第（3）步未添加聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液DC-1785，其余工艺与实施例2相同。
对比例5
一种炭黑改性工艺，其中第（3）步以等量的十二烷基苯磺酸钠替代DC-1785，其余工艺与实施例2相同。
对比例6
一种炭黑改性工艺，其中第（4）步以等量的羟基硅油替代双氨丙基聚二甲基硅氧烷，其余工艺与实施例2相同。
对比例7
一种炭黑改性工艺，将与实施例2用量相同的纳米炭黑、正硅酸乙酯、双氨丙基聚二甲基硅氧烷、DC-1785混入硅酸钠水溶液，然后通入CO2，其余工艺与实施例2相同。
效果对比：
以环氧树脂E-44为固化体系，添加有机锡催化剂，制得热固化清漆。然后在热固化清漆中添加10%的上述实施例和对比例工艺制得的纳米炭黑，再以20μm制膜器涂布烘干，制得涂层。
1、以漆膜磨耗仪JAY-7181根据GB/T 4893.8-2013《家具表面漆膜理化性能试验第8部分:耐磨性测定法》测试制得涂层在500g负荷下、摩擦1000次的摩擦减重（mg）；
2、以KS-1084B耐划痕试验机根据ISO12137-2：1997《色漆和清漆 耐划伤性的测定第2部分：用尖顶划针的方法》测试制得涂层的划伤负荷（g）；
3、以MXD-02摩擦系数仪测试制得涂层的摩擦系数。
 以上实施例和对比例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述实施例和对比例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种提高炭黑耐磨性能的工艺方法，其特征在于：所述工艺方法具体如下：
（1）将正硅酸乙酯溶解于6-8倍体积的无水乙醇，分散均匀后加入正硅酸乙酯质量倍数10-15倍的纳米炭黑，充分搅拌后减压蒸馏除去乙醇，制得吸附料A；
（2）将硅酸钠溶于纯化水，溶解制得质量分数2%-3%的硅酸钠水溶液；
（3）将吸附料A按质量比1:3-5加入硅酸钠水溶液，然后加入整体质量1‰-3‰的聚二甲基硅氧烷醇阴离子乳液DC-1785，均质分散，得乳化液B；
（4）在乳化液B中通入CO2，同时添加乳化液B质量分数1%-2%的双氨丙基聚二甲基硅氧烷，直至pH为4.5-4.8，老化2h-3h后，经过滤、干燥制得耐磨型纳米炭黑。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：第（1）步所用纳米炭黑的粒径为40nm。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：第（2）步所用硅酸钠的模数为3.1-3.4。
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