May 20, 2025
炭素黒の分散における分散剤の異なる有効性は,以下の側面から詳細に分析することができる.
1分散剤の化学構造の違い
離子対非離子分散剤
離子分散剤 (例えばアニオン,カチオン): 静電反射によって炭素黒粒子を安定させ,極性介質 (例えば水) に適しています.吸収効率は,黒炭の表面電荷に依存する..
非ニオン分散剤 (例えば,ポリエーテル,ポリエステル): ステリック障害に依存し,非極性溶媒 (例えば,インクやコーティングの有機システム) に適応できる.
高分子重量 と 低分子重量
高分子量分散剤:より強いステリック安定化のために厚い吸着層を形成するが,溶解性が悪いため分散効率が低下する可能性があります.
低分子量分散剤: 素早く吸収するが,十分なステリック阻害がないため,長期保存中に不安定になる.
2炭素黒の表面特性の影響
表面機能群
炭素黒の表面にはヒドロキシル (-OH),カルボキシル (-COOH),または他のグループが含まれます.アミンはより強い吸収とよりよい分散を示します..
例: 炭酸酸ベースの分散剤は,水酸化物豊富な炭黒により効果的に結合する.
特定の表面面積と孔隙度
高表面積の炭素ブラック (例えばN330) は,表面を完全に覆うためにより多くの分散剤を必要とし,不十分な吸収が不均一な分散につながります.
孔状の炭黒 (例えばN550) は,橋梁と集積を防ぐために孔を貫く分散剤が必要かもしれません.
3分散介質とプロセス条件
中程度の極度
水性システム:安定性のために水素性分散剤 (例えばポリアクリラート) を必要とする.
非極性システム:溶剤互換性のために水分抵抗性分散剤 (例えば,リン酸エステル) が必要です.
pH 値
離子分散剤は,特定のpH値で最適に機能する (例えば,離子分散剤は,アルカリ性条件で最も有効である).
炭素黒の表面電荷はpHによって変化し,分散剤の吸収に影響を与える.
切断力と散布時間
高切断性能の機器 (例えば,珠磨機) は分散剤と炭素黒の接触を強めるが,切断耐性のある分散剤を必要とします.
不十分な分散時間が不完全な吸収につながり,時間とともに反応凝聚を引き起こす可能性があります.
4分散剤の濃度と相乗効果
最善 の 集中
低濃度: 炭黒の表面を完全に覆うことができず,集積しやすい地域を残します.
過剰投与: 分子絡み合いのせいでブリッジフロッキュレーションを引き起こすか,システムを不安定化させる可能性があります.
合成添加物
湿化剤(例えば,エチレングリコール) は,炭素黒の表面への分散剤の浸透を加速することができます.
他の添加物 (例えば,発泡剤,平準化剤) は分散剤の吸収を妨げる可能性があるため,バランスのとれた配合が必要である.
5カーボンブラック タイプと適用要件
カーボンブラックグレード
高色素の炭黒 (例えばFW200): 小粒子の大きさ,表面面積が大きいため,高効率の分散剤 (例えばSolsperse 32500のようなハイパー分散剤) が蓄積を防ぐ必要があります.
一般用途の炭黒 (例えばN330):分散が容易で,従来の分散剤 (例えばポリカルボキシレート) が十分である.
最終用途に関する要件
塗料:分散剤は安定を防ぐ輝きを損なうことなく
インク:プリントの鋭さのために ナノスケール分散が必要で 精密なリエロジー制御が必要です
6. 実用的な事例比較
ケース1:N330炭黒にアンモニアポリカルボキシレート (低分子量) を使用する
利点: 素早く吸収され,初期分散が良好です.
欠点: 貯蔵後の反応凝聚は,ステリック阻害が不十分であるためである.
ケース2:FW200の炭黒用ブロックコポリマー分散剤 (BYK-163など) を使用する
利点:長時間安定性,高切削下で分散を維持する.
欠点: 高コスト;過剰投与により粘度が上昇する危険性がある.
概要
分散剤性能の違いは,化学構造,炭素黒の表面特性,介質条件,およびプロセスパラメータの相互作用から生じる.選択する際の重要な考慮事項には:
炭素黒の表面特性が一致する (機能グループ,表面面積)
介質 (水性/非極性,pH) に適応する
プロセスパラメータの最適化 (切断力,分散時間)
コストとパフォーマンス (濃度,シネルギー性添加物) のバランス
最適な分散剤溶液を特定するために,実験的検証 (例えば粒子の大きさ分析,保存安定性試験) が不可欠です.
