Dispersion et broyage du noir de carbone

Dans le domaine de la production de revêtements, le phénomène d’agglomération des produits (semi -)finis, également connu sous le nom de re-agglomération, est fréquemment rencontré. Ce problème est particulièrement grave dans la production de peintures colorées lorsqu’il s’agit de pigments noirs de carbone. Cet article vise à présenter un procédé de broyage et de dispersion simple et économique pour le noir de carbone, conduisant à une meilleure stabilité pendant le stockage et la prévention de la re-agglomération.

Mécanisme d’agglomération pour surmonter l’agglomération du noir de carbone pendant la production et le stockage des revêtements, it&#Il est essentiel de comprendre le mécanisme qui sous-tend ce phénomène. La Dispersion du noir de carbone est difficile en raison de sa forte agrégation de particules et de sa grande capacité d’absorption d’huile. De plus, le noir de carbone, en particulier le noir de carbone oxydé, possède une grande surface, ce qui le rend sujette à l’humidité adsorbante de l’environnement environnant.

Selon la théorie de l’agglomération, les forces qui agissent lorsque les particules de pigment s’approchent les unes des autres comprennent généralement les forces électromagnétiques, les forces électrostatiques et les forces d’entrave stérique. Les forces électromagnétiques comprennent les forces de van der Waals, dont l’une résulte de l’influence des dipôles dans les particules en interaction. On a observé que les forces de van der Waals entre des particules similaires diminuent avec la taille des particules et la distance de séparation des particules. Par conséquent, lors de la dispersion du noir de carbone, l’obtention d’une certaine finesse est une exigence fondamentale. En général, cette finesse devrait être ≤15 µm, avec des exigences encore plus strictes ≤5 µm. Les forces électrostatiques entre les particules de pigment dépendent de l’épaisseur de la double couche électrique formée autour des particules. Une épaisseur de double couche réduite peut entraîner une diminution de la stabilité de la dispersion des particules. Dans un système de dispersion, quand il y a de l’eau à la surface des particules de pigment, il peut fortement favoriser l’ionisation des substances ionisables reliées à la surface, conduisant à une diminution de l’épaisseur de double couche. Pour obtenir une bonne stabilité de dispersion du noir de carbone, il est nécessaire de maintenir une certaine épaisseur de double couche. Pour ce faire, il est nécessaire soit de réduire l’humidité transportée par les particules de noir de carbone, ce qui favorise la dispersion, soit de considérer l’influence des électrolytes. Il est à noter que les forces de répulsion sont également liées à la taille des particules, les plus grosses particules ayant une répulsion plus forte que les plus petites, ce qui est contraire aux effets des forces électromagnétiques.

En théorie, la taille des particules plus petite isn't toujours mieux parce que la répulsion électrostatique et les forces de van der Waals peuvent se contrecarrer. Dans la production pratique, une fois que le noir de carbone a atteint la finesse requise, un broyage et une dispersion supplémentaires peuvent ne pas être nécessaires. L’impact de l’obstacle stérique dépend principalement de l’adsorption d’une couche de molécules à la surface des particules pigmentaires et de leur interférence avec les particules adjacentes.#39; Disposition spatiale et forces de répulsion électrostatiques. Un système stable aura tendance à se former lorsque toutes les particules dispersées sont " particules terminales," Ce qui signifie qu’il s’agit de particules stables qui ne se reagglomérent pas. Pour y parvenir, chaque "terminal particle" Doit être recouvert uniformément par la résine de base. En production, un rapport pigmenté-liant approprié peut être déterminé en mesurant le point d’écoulement Daniel. Cependant, en raison des fortes forces d’agrégation entre les particules primaires de noir de carbone, elles ne peuvent pas atteindre l’état désiré par les processus conventionnels de broyage et de dispersion. Ceci est particulièrement évident lorsque le noir de carbone est à son état initial dur et sec. Après que la peinture de noir de carbone ou les produits finis sont entreposés pendant un certain temps, ils gonflent graduellement avec des solvants, sont mouillés par la résine de base et les particules de noir de carbone gonflées, qui peuvent ne pas être suffisamment mouillées en raison de leur surface, peuvent être exposées. En conséquence, des particules adjacentes similaires peuvent se reagglomérer par les forces de van der Waals et les liaisons d’hydrogène. Le gonflement et la re-agglomération peuvent faire en sorte que la finesse du noir de carbone dépasse la limite requise, ce qui entraîne une agglomération et une re-agglomération.

Outre les facteurs susmentionnés qui influent sur l’agglomération, il convient également de tenir compte de facteurs tels que la viscosité et la température de conservation de la peinture, bien qu’ils ne soient pas abordés ici.

Procédé de broyage et de Dispersion du noir de carbone pour surmonter l’agglomération du noir de carbone, plusieurs méthodes peuvent être utilisées:

A. Traitement de Surface du noir de carbone avec de l’acide nitrique. Greffage de monomères tels que le styrène, l’acrylonitrile et l’éthylène sur la surface du noir de carbone. Prétrempage du noir de carbone dans un mélange de butanol et d’éthanol, puis chauffage et reflux. Prétrempage du noir de carbone dans un mélange de butanol et de cyclohexanone, ajout de cyclohexanoate de zinc et de triéthanolamine, puis reflux.

Cependant, certaines de ces méthodes ont des limites, telles que des coûts élevés et des inconvénients dans la pratique. Par exemple, la méthode utilisant le mélange de butanol et d’éthanol peut être difficile, et it' S ne convient pas à la fabrication de revêtements en polyuréthane.

Une autre méthode, qui a été développée à travers de multiples pratiques de production, comprend les étapes suivantes:

2.1 processus de broyage et de Dispersion du noir de carbone 2.2 processus de broyage et de Dispersion (a, b, c, d, E, f)

• Tout d’abord, mélanger le noir de carbone avec un solvant de trempage, comme le butanol (ou d’autres solvants appropriés), et ajouter la triéthanolamine (si nécessaire). Sous agitation rapide, laisser disperser le mélange pendant 30 minutes.

• Après dilution 1:2, laisser reposer le mélange pendant 24 heures.

• Ajouter la résine de base et assurer une bonne dispersion.

• Utiliser un broyeur à sable horizontal ou autre approprié et ajouter des billes de zircone pour disperser jusqu’à ce que la finesse désirée soit obtenue.

• En fonction de la concentration en poids de pigment (PWC) désirée, ajuster la résine de base pour obtenir la viscosité requise pour obtenir le produit final.

Veuillez noter que cette méthode minimise l’utilisation du cyclohexanoate de zinc et réduit considérablement la quantité de butanol utilisée, ce qui en fait une approche plus rentable et pratique. Lors de l’utilisation de cette méthode, les résultats de meulage et de dispersion sont comparés dans le tableau 1. L’efficacité et la rentabilité de ce procédé en font un choix approprié pour de nombreuses applications de production.

En résumé, ce processus de broyage et de dispersion répond efficacement au défi de l’agglomération du noir de carbone, en obtenant la stabilité désirée et en empêchant la re-agglomération pendant le stockage. Cette méthode peut être adaptée aux différents besoins de production et constitue un ajout précieux à l’industrie du revêtement.