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炭黑是一种重要的黑色颜料,已广泛应用于油墨、涂料、印染等领域。由于炭黑特殊的结构和其表面化学性质,致使炭黑粒子极易团聚,较难稳定的分散于不同体系中,特别是水性体系中,限制了炭黑的应用范围。随着社会对环保问题日益关注,水性炭黑分散体系的研究越来越受到重视,已成为炭黑分散性研究的热点之一。首先,本文通过直接分散法制备水性炭黑色浆,探讨分散剂种类(低分子分散剂、高分子分散剂和混合分散剂)、分散剂用量、分散方式(包括:搅拌分散、剪切分散、球磨分散和超声波分散)及工艺参数、分散液pH值、电解质NaCl用量、炭黑用量对水性炭黑色浆分散稳定性的影响。研究结果表明,低分子分散剂中阴离子分散剂对炭黑的分散效果最好,其中亚甲基二萘磺酸钠最有效;高分子分散剂中海藻酸钠对炭黑的分散效果最好;亚甲基二萘磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮(质量比1:1)混合后对炭黑的分散效果好。四种分散方式对炭黑色浆的分散稳定性依次是:搅拌分散<超声分散<剪切分散<球磨分散。采用二次球磨法对炭黑进行研磨分散,能够在更短的时间内达到良好的分散稳定效果,提高了生产效率。制备水性炭黑色浆的最优工艺为:混合分散剂用量(亚甲基二萘磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮质量比1:1)为7.5%,炭黑用量为30%,分散液pH值为8,球磨速度为250r/min,粒径为0.50mm的锆珠研磨5h,再采用粒径为0.2mm的锆珠研磨4h。其次,对水性炭黑色浆进行表征及性能测试。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、Zeta电位及粒径分析仪、热重分析仪对水性炭黑色浆中的炭黑粒子的形貌,大小、分散形态、表面电势以及热稳定性进行分析,并研究了炭黑色浆的离心稳定性、环境温度稳定性、储藏稳定性。研究结果表明,色浆中的炭黑粒径较小,分布均匀,分散性好。炭黑色浆中的炭黑的粒径分布较窄,平均粒径为85.0nm。炭黑色浆的炭黑粒子表面Zeta电位为-32.5mV。分散后的炭黑热稳定性降低。对水性炭黑色浆的离心稳定性、环境温度稳定性、储藏稳定性研究表明,所制备的水性炭黑色浆体系具有较好的离心稳定性、环境温度适应性及储藏稳定性。