[发明专利]用于水性印花色浆的自分散炭黑及生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水性印花色浆的自分散炭黑及生产方法，主要使用在水性印花行业，是一种新型的水性印花专用炭黑产品。

背景技术

本发明是针对水性印花色浆生产制作中存在的两大技术难题而展开的：

第一，炭黑在色浆中的储存稳定性。

炭黑的化学性质稳定、耐光、耐候性好、黑度高、价格便宜，是涂料、油墨、塑胶的黑色着色颜料的最佳选择。另一方面，由于炭黑颗粒细小，普通的色素炭黑的粒径只有6～100纳米，粒子表面能高，易自聚，是颜料中最难分散的品种，而且炭黑亲油疏水，难以使用在水性的印花色浆之中。

随着环保意识的逐渐增强，水性涂料及油墨这种节约能源、少污染的产品越来越受到人们的重视。为了解决普通的色素炭黑难以在水性的涂料、油墨体系里稳定分散的问题，前人做了大量的研究工作。以产品生产的工艺特点分类，开发出的适用产品大体有以下几种：

1、对炭黑进行氧化处理，以增加炭黑表面含氧官能团的种类和数量，提高表面活性和极性。

氧化的方法有：硝酸氧化、双氧水氧化、高锰酸钾氧化、次氯酸钠氧化、溴水氧化、臭氧氧化、二氧化氮氧化，以伽马射线照射炭黑或用等离子技术处理炭黑，也能增加炭黑表面的含氧化学基团。

对炭黑进行氧化处理的方法，设备投入较高，可能产生化学污染，很难工业化，而且经过氧化处理的炭黑水分散性的改善很有限。

2、采用物理或化学的方法，在炭黑表面接枝亲水的化学基团或水溶性聚合物，从而改善炭黑在体系里的分散性。

美国专利4530961介绍了首先选择合适的单体进行聚合，再吸附到炭黑的表面以实现接枝的方法。

日本专利特开平 2-24268，美国专利 5952429介绍了利用炭黑表面的活性功能团，在适当条件下引发单体在炭黑表面进行接枝聚合的方法。

一般来说，对炭黑采用聚合、接枝水溶性聚合体的方法仍然存在设备投入较高，易产生化学污染，较难实现生产的工业化。

3、采用物理或化学的方法，在炭黑表面包覆亲水的化学基团或水溶性聚合物，从而改善炭黑在体系里的分散性。

中国专利ZL 200610025016.3介绍了在搅拌的条件下将溶有水溶性有机化合物的水溶液喷到炭黑的表面，烘干后得到表面吸附有有机化合物的炭黑产品的方法。

第二，分散难的问题。

水性印花黑浆生产的关键工艺是将炭黑分散到水中，分散的设备一般使用砂磨机，工作的原理是将电能变成机械能，使砂磨机腔体里的盘或棒銷搅动锆珠高速运动起来，再利用锆珠与锆珠之间的碰撞和摩擦来打碎炭黑的粗大颗粒，使其平均粒径不断变小。但是，砂磨机里锆珠的直径一般是1～3mm，而炭黑的原始粒径只有6～100nm，前者的直径是后者的万倍以上，在炭黑游动的条件下加工到合乎要求的细度，难度很大。

发明内容

本发明公开了一种用于水性印花色浆的自分散炭黑及生产方法，用该产品生产黑色的水性印花黑浆，只要经过简单的研磨就能得到粒径细、储存稳定的印花色浆产品。

本发明的方案如下：用于水性印花色浆的自分散炭黑， 所述的自分散炭黑是一种表面均匀包覆了一层脂肪醇聚氧乙烯醚的超细粉状炭黑，炭黑与脂肪醇聚氧乙烯醚的质量比为100：5～15。

进一步，按照GB/T 3780.11《炭黑筛余物的测定》规定的方法， 45μm炭黑筛余物小于10ppm。

用于水性印花色浆的自分散炭黑的生产方法，自分散炭黑在炭黑后处理生产线上生产，经连续的投料机投料、包覆改性机粗包覆、微米机械粉碎机粉碎-精细包覆、分级机再分级、袋滤器收集、真空包装机包装的生产过程得到。

进一步，所述的连续式包覆改性机粗包覆是指粒状炭黑由进料系统进入包覆改性机内，包覆助剂脂肪醇聚氧乙烯醚由计量泵加入后，炭黑和包覆助剂在包覆改性机内受到若干次高速混合，同时利用设备与物料高速运动产生的热量完成包覆助剂对粒状炭黑表面的初次包覆处理。

进一步，所述的微米机械粉碎机粉碎-精细包覆是指经过初次包覆处理的炭黑由进料装置输送至微米机械粉碎机的主机粉碎腔，物料在高速回转器件的锤头与固定端子间的互相冲击、碰撞、磨擦、剪切、挤压的作用下，粒状炭黑被粉碎成细度≥2500目的粉体，同时，磨擦、剪切产生的热量帮助包覆助剂脂肪醇聚氧乙烯醚均匀吸附到粉体炭黑的表面，随后粉碎物料通过分级轮实现粗细粉的分离，粗粉流入粉碎腔再次粉磨，细粉由引风机送往分级机再分级。