[发明专利]颜料分散体和水泥用黑色减水剂

说明书

技术领域

本发明涉及颜料分散体和使用其的黑色减水剂，该颜料分散体的特征在于包含由氨基硅烷化合物表面改性的炭黑和聚羧酸系的减水剂。

技术背景

减水剂是以改进混凝土的可施工性为主要目的的混合剂，其可降低混凝土的用量并改进其强度，导致节省水泥。水泥用减水剂可大致分为木质素系、萘系和聚羧酸系减水剂三类。它们呈现按如上所列顺序的良好的流动性和耐久性。这样的减水剂的目的是从根本上改进水泥的减水能力。

近来，已证明使用萘系减水剂作为炭黑的分散剂对水-水泥比例的降低有效。然而，由于萘系减水剂具有减水能力比聚羧酸系减水剂低的缺点，因此对于呈现高性能存在有限制。

美国专利申请公开No.2004-0231567公开了通过使用聚羧酸系的分散剂使氧化铁和炭黑悬浮的方法。然而，根据该方法，将颜料仅加入到通过复杂聚合物合成方法合成的某些特定的分散剂中，并因此存在其不实用的问题。

因此，需要开发使用常规的聚羧酸系减水剂作为炭黑用分散剂的方法。

本发明人努力研究使用具有良好性能的常规的聚羧酸系减水剂作为炭黑用颜料分散剂的方法，并因此发现，当用氨基硅烷化合物对炭黑表面改性以引入官能团，并通过将由此获得的表面改性炭黑与聚羧酸系减水剂一起使用来制造颜料分散体时，可以制造具有良好的分散性并同时使减水剂和水泥呈现黑色的超高强度混凝土。

发明内容

为了解决在现有技术中的上述问题而构思本发明。本发明的一个目的是提供具有优异分散性和强度的颜料分散体。

本发明的另一个目的是提供通过使用本发明的颜料分散体而具有优异的分散稳定性和流动性并呈现黑色的水泥用黑色减水剂。

根据用于实现该目的的本发明的一个方面，提供了颜料分散体，其包含作为颜料的表面由氨基硅烷化合物改性的碳黑和作为颜料分散剂的聚羧酸系减水剂。

根据本发明的另一方面，提供了水泥用黑色减水剂，其包含本发明的颜料分散体。

具体实施方式

本发明的颜料分散体的特征在于包含作为颜料的表面由氨基硅烷化合物改性的碳黑和作为颜料分散剂的聚羧酸系减水剂。

以下将详细描述本发明。

文中使用的术语“由氨基硅烷化合物表面改性的碳黑”是指调整其表面官能团以使其高度分散于聚羧酸系减水剂的碳黑。本发明使用氨基硅烷化合物作为炭黑用表面改性剂。由于胺官能团可容易地附着于碳黑表面并在其上扩大，因此具有可按所需之多而引入官能团的优点。在水溶液中，当硅烷基转化成硅烷醇基时，胺官能团保持不变，因此导致氨基二氧化硅炭黑(aminosilica carbon black)的形成。

根据本发明，可以通过控制所用的氨基硅烷化合物的量，调整附着于炭黑表面的胺官能团的量。为了有效地呈现表面性能，基于100重量份的炭黑，优选以0.1～50重量份的量使用氨基硅烷化合物。更优选以0.2～30重量份的量使用它。当氨基硅烷化合物的量超过上述范围时，未反应的氨基硅烷化合物的量增加，导致经济效率降低。对于适于本发明的氨基硅烷化合物的种类没有限制，但优选使用具有一个或更多个烷氧基官能团、更优选三个或更多个烷氧基官能团的氨基硅烷化合物。在这样的氨基硅烷化合物中，它们之间很好地发生缩合反应。适于本发明的氨基硅烷化合物的实例可包括3-氨基丙基三烷氧基硅烷、N-氨基乙基-3-丙基三烷氧基硅烷、N-烷基-3-氨基丙基三烷氧基硅烷等。

就分散性而言，优选使用含有基于胺官能团的0.1～30％、更优选1～20％官能团的碳黑。如果引入到炭黑表面的胺官能团低于0.1％，则它们对炭黑分散性的影响不显著。相反地，如果它超过30％，则是不利的，因为由于过度交联产生碳颗粒大块，由此引起费用负担。

可根据如韩国专利号758314(KR100758314B1)和744829(KR100744829B1)中所述的方法制备由氨基硅烷化合物表面改性的炭黑。例如，将炭黑与氨基硅烷化合物在有机溶剂如醇中混合，并接着通过从中除去溶剂使所形成的混合物进行表面改性反应。在该反应中，当氨基硅烷化合物的硅烷基转化成硅烷醇基时，其胺官能团保持不变，导致形成氨基二氧化硅碳黑。

优选可以向表面改性剂添加由下式1表示的化合物，以便增加二氧化硅的含量。这样的二氧化硅含量增加起因于氨基硅烷化合物与Si(OR)₄之间的交联。

[式1]

Si(OR)₄

其中R为甲基或乙基。