【摘要】：炭黑作為黑色顏料,具有著色力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、相對廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),普遍用于色漿、涂料、印染等領(lǐng)域。但是爐法炭黑粒徑小、比表面積大,表面的勢能高,導(dǎo)致炭黑粒子容易聚合成大顆粒,很難穩(wěn)定的分散在水性體系中。而從環(huán)保角度來看,水性體系是發(fā)展的趨勢,因此,通過后處理氧化來改善炭黑在水性體系中的分散性是很有必要的。本文主要研究了炭黑的液相氧化和氣相氧化兩種氧化方法,以及氧化后炭黑在色漿中的分散性能的變化。首先,本文對比研究了炭黑的液相和氣相兩種氧化方法。液相氧化用硝酸和過氧化氫兩種氧化劑做對比實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用硝酸和過氧化氫做為氧化劑進(jìn)行氧化后,炭黑的pH值下降,揮發(fā)分增加,紅外光譜結(jié)果表明氧化炭黑表面含有含氧官能團(tuán),XRD結(jié)果表明液相氧化過程沒有改變炭黑的微晶結(jié)構(gòu)。就氧化程度而言,硝酸溶液比過氧化氫溶液要高。氣相氧化是以臭氧作為氧化劑,設(shè)計(jì)制備新型間歇式氧化裝置和流化床氧化裝置,研究了間歇式的混合器氧化和連續(xù)式流化床氧化兩種氧化工藝,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在間歇式氧化方法中,隨著氧化時(shí)間的增加,炭黑的pH值下降、揮發(fā)份增加、流動度增加、著色強(qiáng)度和黑度基本不變,結(jié)合紅外光譜圖和XRD譜圖,可以得出結(jié)論:氧化反應(yīng)會增加炭黑表面含氧官能團(tuán)的數(shù)量,但對炭黑的結(jié)構(gòu)和粒徑基本沒有影響。間歇式氧化的最佳工藝條件是臭氧濃度為80g/m3,氧化時(shí)間為1小時(shí);而在流化床氧化方法中,反應(yīng)溫度的變化對氧化效果沒有影響,而臭氧的流速、臭氧濃度、靜床層高度、反應(yīng)時(shí)間等工藝條件的變化對氧化效率的影響是很明顯的。但是,隨著工藝參數(shù)的改變,炭黑的氧化程度也會達(dá)到飽和。本套流化床氧化工藝中試裝置的最佳工藝參數(shù)是:反應(yīng)溫度為常溫,反應(yīng)時(shí)間60～90min,炭黑的靜床層高度為100mm,臭氧的流速為0.03m/s,臭氧濃度為10g/m3。將氧化改進(jìn)法和直接分散法相結(jié)合,以氧化后的炭黑為原料,與分散劑、潤濕劑、消泡劑、殺菌劑和去離子水按比例混合后,在立式砂磨機(jī)中研磨分散來制取水性色漿,研究炭黑的用量、分散劑的用量、研磨時(shí)間等工藝條件對色漿沖淡著色力的影響,得出水性色漿的最佳制備工藝為:分散劑HY2200用量25%,潤濕劑HY1600用量2%,氧化炭黑BH-1含量40%,在砂磨機(jī)內(nèi)研磨4小時(shí)。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ621.24

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本文編號：2577159