改善水性性能:由于炉黑反应器的技术改造，有可能制造出一种新的细颗粒大小的炭黑，以满足更苛刻的分散性和水性配方的性能需要。这些独特的特性提供了高jetness和鲜明的蓝色底色，同时保持良好的稳定性在水性应用。
减少原材料和可持续性:在水性应用中提供高性能的相同技术可以通过表面改性进一步增强，并导致炭黑颜料可以在水性和溶剂系统中提供出色的性能。
涂料行业188BET竞彩正敦促供应商提供更可持续的原材料，部分原因是为了减少对化石燃料原料及其相关价格波动的依赖。188金宝搏bet官网另一个推动因素是朝着企业可持续发展的方向发展。虽然在水性涂料中使用高性能炭黑是向环保配方的正确方向迈出的一步，但它不能满足可持续发展的需要。因此，我们利用可再生原料研制出了一种新型的炭黑颜料。这种多功能炭黑使涂料、油墨和聚合物材料的配方人员能够开发出真正可持续的产品。188金宝搏bet官网
改进资源管理:炭黑通常被认为是最难分散的颜料，尤其是在水性体系中。它通常需要使用铣削设备、特殊添加剂和长时间的铣削。我们的新型干分散技术可以使炭黑轻松分散到水体系中，大大减少了时间、能源消耗，并消除了分散助剂。
为了充分了解这些发展的影响，了解炭黑颜料的一般分散参数和特性是很重要的。
水性系统的分散性考虑
水是一种表面张力高、润湿性不足的极性溶剂。因此，为了在水性涂料中对炭黑颜料进行适当的分散和稳定，使用湿润和分散添加剂是必不可少的。炭黑颜料和聚合物分散添加剂或粘结剂必须兼容。制备水性涂料有两种方法:
粉碎机的基础包括:聚合物粘合剂的水分散或溶液(在温度和剪切力下稳定)，加上润湿剂，消泡剂，胺和颜料。
无粘结剂的粉碎机，包括:聚合物添加剂(代替粘结剂)，加上消泡剂，胺和颜料。该体系的优点是炭黑颜料浓度高、着色性能好、通用性强。
适当调整两种体系中粘结剂的pH值对最大限度地提高涂层性能是必要的。
在水性涂料，静电稳定颜料是很重要的。颜料粒子的相互排斥是由带电表面产生的。为了达到这个目的，在颜料表面涂上离子润湿剂和分散剂，或不同极性段的非离子剂。离子或非离子添加剂的选择取决于所选颜料的性质(图1，第22页)。此外，在水性分散中，粘合剂以聚合物晶格形式存在(胶束形式的粘合剂)，粘合剂与颜料表面几乎没有相互作用，因此必须通过润湿剂和分散剂来保证颜料的分散。在水性涂料中，分散添加剂的使用一直是必不可少的，其浓度通常建议在0.5 - 2mg / m范围内2/g颗粒表面积。然而，Orion最近在干式炭黑颜料分散领域的一项进展，消除了使用湿润添加剂的需要，并将进行讨论。
计算Jetness和Hue
DIN 55979，“颜料黑色发黑值的测定”，提供了一种量化黑色程度的方法Y价值。颜色相关的黑色值MC不同于米Y通过考虑黑色颜料的精确底色或色调。色相值dM表示褐色或蓝色阴影的程度。已确定，黑色的底色也影响jetness的视觉评估。例如，一种蓝色的色调会增加气流，而一种棕色的色调会减少气流。M的值越高Y和MC，越明显或越黑暗。dM值越高，色调越蓝。dM值为负值时为棕色阴影。表1(第22页)显示了描述喷流度和底色的计算。
水性系统用高性能炭黑
通过对炉黑反应器的技术改造，得到了一类平均粒径很小、一次粒径分布窄、集料粒径分布窄的新型炭黑颜料。这些独特性能的好处是具有高喷度的炭黑颜料，鲜明的蓝色底色和非常好的稳定性在水性应用。为了测试COLOUR BLACK FW 171的性能，制备了一种典型的无粘结剂轧机基底(表2)。
COLOUR BLACK FW 171的性能在商业上可用的PUR基面漆/丙烯酸清漆系统中使用表2中的碾磨基面漆进行了测试。炭黑颜料的浓度为1%。对其他市售高颜色炭黑颜料进行了对比研究(图2，第23页)。数据显示，COLOUR BLACK FW 171的表现优于其他颜料，提供更高的喷流度与强烈的蓝色色调。
需要像COLOUR BLACK FW 171这样的高颜色高性能炭黑来实现卓越的外部曝光性能和耐候性。虽然优良的UV性能是细颗粒大小的炭黑颜料固有的，涂层制造商仍然需要两年的佛罗里达风化数据。不幸的是，天气状况是不可预测的。佛罗里达州的总紫外线暴露和降水每年可能会有很大的不同，对相同的测试样本造成不可预测的结果。在暴露在环境条件下后，涂层膜的耐酸性也会有很大的差异，这取决于它们最初的暴露是在雨季还是强烈的紫外线辐射下(即，佛罗里达州夏季和冬季之间的主要差异)。
为了更好地预测高色度炭黑颜料的性能，Orion采用了ADF(酸、露和雾)风化试验。ADF试验是在专门设计的环境试验室内，将油漆试样暴露于不同的人工风化循环中。风化周期的选择是为了最好地再现佛罗里达州恶劣的天气条件。不同的气候条件，如紫外线辐射、热量和蒸馏水或酸雨的应用，在测试期间交替进行。
ADF试验是满足以下要求的第一种试验方法:
•测试室内的气候变化，模拟佛罗里达州全年的天气条件，严格控制恒定的、可重复的测试条件;
•酸性大气与紫外线辐射的结合;
•适当的分析，以模拟佛罗里达州的降水;
•佛罗里达州室外测试结果与模拟天气条件之间存在很强的相关性。
表3 (p. 24)显示了经过42天ADF测试的2K PUR基漆/丙烯酸清漆的COLOUR BLACK FW 171的CIE实验室和光泽度结果。
水性和溶剂型系统用炭黑
xpb255是一种后处理的炭黑颜料。它的特点是一次平均粒径分布很窄，一次粒径和集料粒径分布都很窄。后处理过程产生含氧基团的功能表面(图3，第23页)。
当加入到涂层系统，这些基团诱导更好的润湿和分散性能。与极性粘合剂的增强相互作用显著提高了炭黑颜料的稳定性。挥发分含量或氧化程度常被用来表征含氧表面基团。XPB 255在950°C时有12%的挥发分。
在以丙烯酸酯为粘合剂的溶剂型2K PU涂料体系中，测试了总炭黑浓度为2.2%时xpb255的着色性能。表4(第26页)列出了公式。
图4 (p. 23)显示了xpb255与COLOUR BLACK FW 200的颜色性能对比，COLOUR BLACK是一种常用的高性能炭黑，通常用于汽车应用。xpb255具有较高的射流度(MY= 302)，比COLOUR BLACK FW 200 (MY= 289, dM = 11.5)。MC，显示最终涂层的整体视觉印象，公开了XPB 255的显著改善。
xpb255的着色性能也在水性1K聚氨酯系统中进行了测试，该系统具有无粘结剂的磨基。为了改善分散过程，在水性体系中使用了70%的润湿添加剂。表5列出了完整的公式。
在测试的1K聚氨酯水性系统中(图5,p. 24)， XPB 255比COLOUR BLACK FW 171和COLOUR BLACK FW 200显示更高的喷流度。淡蓝色底色略低于显着的彩色黑色FW 171，但xpb255普遍适用于1K PU水性系统。
以可再生原料制备新型炭黑颜料
猎户座工程碳公司开发了PRINTEX®Nature，一种基于可再生原料如植物油的新型炭黑颜料，用于涂料，印刷油墨和聚合物配方。如果新的颜料与天然粘合剂系统和生物溶剂相结合，有可能在配方中达到90%以上的可持续含量。性能类似于传统的炭黑颜料，具有胶体性质，使其成为中等喷度和着色的理想选择。它也可以用于间接食品接触，在低PAH(多环芳烃)是必要的。
测试表明PRINTEX Nature非常适合各种涂层系统。考察了三种配方的性能:1)溶剂型2K聚氨酯;2)标准醇酸/三聚氰胺烤漆;3) 1K水运。以再生原料为基础的炉黑与其他三种具有相似胶体性能的普通色炉黑进行了比较。表6 (p. 29)列出了2K聚氨酯测试配方。
表7和8(第30页)概述了配方的乳石、颜色、外观和粘度。
在雾霾和光泽度方面，PRINTEX Nature显示出与标准炭黑颜料相似的外观特性。样品的粘度也表现出类似的特征。图6 (p. 24)显示了测试样本的大量数据。
在这个系统中，PRINTEX Nature和PRINTEX 55有相似的喷流，但PRINTEX 300和PRINTEX 45比PRINTEX Nature有更大的喷流。所有测试样品都显示出类似的棕色底色，其中PRINTEX 300的棕色程度最低。图7 (p. 24)显示了相对着色性能。
测试样品都显示出相似的着色性能;但PRINTEX Nature是最强的，在摩擦测试中表现出最好的漂浮稳定性。
接下来，在醇酸/三聚氰胺烘焙配方中评估了新的植物油基颜料(表9，第30页)。
新颜料的性能再次测试与常规彩色炉级炭黑。评价结果见表10和11(第30页)。
在醇酸/三聚氰胺配方中，PRINTEX Nature表现出比传统炭黑颜料更好的整体外观，具有更高的光泽值和更少的雾霾。在低剪切速率和高剪切速率下，它也表现出较低的粘度。
在醇酸/三聚氰胺配方中，新颜料的着色性能更接近传统的炭黑颜料，无论是在喷度和底色。然而，传统的炭黑颜料在此配方中确实显示出更高的色彩强度(图8和9，第26页)。
PRINTEX Nature的最终测试配方是1K水性聚氨酯配方(表12，第30页)。
与其他系统一样，xpb440与三种标准常规色炉炭黑等级进行了评估。表13和14(第31页)概述了配方的乳石、颜色、外观和粘度。xpb440再次显示出与标准炭黑颜料相似的性能。
图10和11(第26和28页)显示了测试样品的maststone和着色数据。
高品质高喷射水性系统用易于分散的炭黑
颜料粉末通常需要彻底的分散才能获得令人满意的着色性能。炭黑被认为是最难在水系中分散的。最常见的要求之一是炭黑颜料只需要高速混合就可以分散。考虑到这一点，猎户座工程碳开发了xpb430，干分散的炭黑与传统产品的以下优势:
•易于在水中分散，在几分钟内提供非常稳定的颜料糊;
不需要研磨或进一步润湿添加剂;
•易于处理的自由流动的粉末(炭黑颜料conc。= 52.6%);
卓越的颜料稳定性提供更高的喷流水平结合强烈的蓝色底色;
广泛的兼容性与最常用的水性粘合剂系统。
XPB 430可以直接分散在水中，并在5 - 10分钟内形成最终的着色性能。XPB 430典型的水性无粘合剂糊配方见表15(第31页)。用溶解剂将水、消泡剂和xpb430混合10分钟，制备出含有13%炭黑颜料的糊状物。无需密集研磨或进一步添加润湿添加剂。所得膏体粘度较低。磨粒细度在10 μ m以下。
在40°C(104°F)下存储4周后，对XPB 430粉末和基于XPB 430的膏体进行存储稳定性测试。干燥的分散粉或糊状物在质量上没有目视或可测量的变化。采用市售30% PU分散体(Alberdingk)制备了碳黑浓度为1.5%(典型汽车用)的最终涂料®U710, Alberdingk & Boley GmbH)。涂层被涂在玻璃板上(120µm湿版)，闪蒸15分钟，在80°C(175°F)下强制干燥30分钟。颜色和外观结果如图12和13所示(p. 28和29)。所有涂层均提供最高水平的喷流度(MY325到330)，强烈的蓝色底色，高光泽和低雾霾。储存后，色性没有发生变化，证明在制备过程中，以及在浆料和最终涂层中，炭黑颜料的稳定性非常好。
图14和15 (p. 29)显示了xpb430与其他几种商业上可用的高喷射炭黑颜料粉末的比较的着色结果。为提高传统炭黑颜料粉末的分散质量，稳定水基粉剂，采用90%活性润湿剂与锆珠研磨。(xpb430不需要铣削。)
无粘结剂粉底中炭黑颜料的浓度为13%。最终涂层的炭黑浓度为1.5%，使用市售30% PU分散体(Alberdingk U710, Alberdingk & Boley GmbH)制备。
xpb430提供高光泽度，低雾霾涂料与最高的喷流值结合非常强烈的蓝色底色。其着色性能甚至超过了用90%活性润湿剂稳定的竞争性炭黑颜料粉末。
结论
环境涂料和全球涂料行业的整体“绿色化”趋势将继续推动对先进水性系统的需求。188BET竞彩新型高性能炭黑颜料可以提供平衡的性能，包括快速分散和着色性能，以解决涂料、油墨和聚合物配方的新兴需求。
Aknowledgements
Ariane Adolf博士，Kai Krauss博士，Christof Schilling和Thomas Weprich博士，Orion Engineered碳公司，Hanau-Wolfgang，德国。
参考文献
1李波-罗默，K. Farbe和拉克，92 11(1986)，1024-1029。
2 TI 1204，“颜料黑色黑色度的测量方法”，Degussa(2001)。
