淺析氣相法白炭黑在涂料中的應(yīng)用

徐冬梅

【摘 要】作為一種多功能添加劑，氣相法白炭黑本身穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性特征突出，而且具有良好的增稠性，將其用于涂料生產(chǎn)，能有效提升涂料的整體性能。本文在闡述氣相白炭黑的生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，就其在涂料生產(chǎn)中的應(yīng)用情況展開分析。期望能實(shí)現(xiàn)氣相法白炭黑與涂料的深度融合，提升涂料的性能和應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】氣相法白炭黑;涂料;工藝應(yīng)用

氣相法白炭黑又名化學(xué)味精，是一種結(jié)構(gòu)為二氧化硅的添加劑。這種添加劑主要應(yīng)用納米材料，氣相法白炭黑在涂料生產(chǎn)的應(yīng)用較多，其能有效實(shí)現(xiàn)資源的良性利用循環(huán)，提升涂料的使用價(jià)值。

一、氣相法白炭黑生產(chǎn)工藝

目前，氣相法白炭黑被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。這種材料屬于無機(jī)新材料，其顆粒很小，并且吸附表面積大，能夠大大提高吸附能力。同時(shí)研究表明氣相法白炭黑化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻電能性能較為突出，故而在工業(yè)生產(chǎn)中有著較為廣泛的應(yīng)用。

從氣相法白炭黑生產(chǎn)過程來看，在氫氧燃燒條件下，四氧化硅材料會發(fā)生水解反應(yīng)，并由此形成一定的氣固混合物;這些混合物的成分不僅包含N2、O2、H2O，而且涉及HCI、SO2。在氣固混合物進(jìn)一步冷卻過程中，通過管狀聚集器，SO2離子在相互碰撞后會住家聚集，最終生成一種粒度分布適宜的大顆粒，該工藝即為氣相白炭黑生生成工藝。該工藝氣固分離階段，HCI存在于固體物質(zhì)中，通過加熱與蒸汽氣提作用，HCI會被吸附提出，并由此形成氣相二氧化硅產(chǎn)品。從生產(chǎn)過程來看，氣相法白炭黑工藝流程如圖1所示[1]。

二、氣相法白炭黑在涂料中的應(yīng)用要點(diǎn)

1、流變助劑

流變助劑作為涂料中比較常用的材料，當(dāng)涂料不同時(shí)，使用的流變助劑也需要不同。假設(shè)使用的涂料為溶劑型，那么使用流變助劑，會在氫鍵的形成中起到非常關(guān)鍵的作用。氣相法白炭黑在生產(chǎn)涂料的過程中就是起到流變助劑的效果。當(dāng)氣相法白炭黑表面未經(jīng)處理時(shí)，其聚合體本身是含有多個(gè)H和O的聚合體，在溶劑型涂料身纏中，這些氣相法白炭黑能快速地形成氫鍵，在剪切了作用下，氫鍵會被破壞，此時(shí)涂料本身的黏度會下降，流動(dòng)性會有所增強(qiáng)。一旦剪切力沒有，氫鍵會恢復(fù)，這樣涂料粘度會增強(qiáng)。通常涂料粘度、流動(dòng)性的變化與氣相法白炭黑的濃度和分散程度有關(guān)[2]。

結(jié)合涂料應(yīng)用實(shí)際可知，在施工中，涂料邊緣溶劑的恢復(fù)速度較快，這會造成涂料表面張力不均勻問題，受此影響他，涂料本身也會向邊緣移動(dòng)，降低涂刷的整體效果。此時(shí)利用氣相法白炭黑，通過二氧化硅網(wǎng)絡(luò)能有效地防止涂料流動(dòng)，確保涂膜的均勻性。要注意的是，使用水性涂料時(shí)，氣相法白炭黑會受到水分子的影響，會影響涂料的最終效果，故而在實(shí)際應(yīng)用中，不斷要進(jìn)行表面處理，同時(shí)需要加入其他材料，例如加入氧化鋁等，用來減少水分子對涂料的影響。

2、防沉劑

由于氣相法白炭黑形成的氫鍵結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，而且氫鍵整體為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這使得氣相法白炭黑可作為防沉劑預(yù)防涂料總的顏料沉降。譬如在色漿 體系中，增加氣相法白炭黑的用量，能大大提升色漿的穩(wěn)定性;同時(shí)使用氣相法白炭黑后，能減少色漿中濕潤分散劑的使用，這對于提升色漿適用性，保證涂料應(yīng)用效果具有積極作用。

目前，氣相法白炭黑在涂料中的應(yīng)用不斷深入，使用該材料后，能減少色漿沉降，這對于涂料的存儲具有積極作用。譬如，在金屬粉涂料中，涂料中的金屬粉、薄皮本身容易發(fā)生沉降，使用氣相法白炭黑后，能避免這些金屬粉的沉降問題，提升涂料的應(yīng)用效果。通常涂料防沉降中氣相法白炭黑的用量保持在0.4%～0.8%，當(dāng)在富鋅漆材料保存時(shí)，要求氣相法白炭黑的用量維持在2%[3]。

3、助分散劑

在粉末涂料中，氣相法白炭黑能夠幫助分散，進(jìn)而快速融合。從材料自身屬性來看，氣相法白炭黑顆粒較小，表面吸附能力大。將其用于粉末涂料后，氣相法白炭黑會逐漸吸附在粉末涂料的表面，這樣粉末涂料表面就形成了一層包裹層，大大提高了涂料的使用效果。根據(jù)氣相法白炭黑使用的情況，將其用于粉末涂料后，涂料的分散時(shí)間大大減少，分散效率會有所提升。要注意的是，要想提高兩者混合一起的效果，需要將氣相法白炭黑的用量控制在1%以內(nèi)，避免造成較大的觸變性，使得粉末狀涂料變?yōu)閮鰻?，影響涂料的分散效率?/p>

4、消光劑

有研究顯示，氣相法白炭黑的消光性能較為突出，其整體折光指數(shù)為1.46，該指數(shù)與成膜樹脂的折光指數(shù)基本接近。將氣相法白炭黑用于涂料后，能通過增加涂料表面粗糙度，降低涂料表面光澤的方式，提升涂料整體的消光性能。當(dāng)氣相法白炭黑作為消光劑在涂料中使用時(shí)，應(yīng)注重以下要點(diǎn)控制：其一，應(yīng)注意氣相法白炭黑與涂料厚度匹配性的控制，避免氣相法白炭黑使用對涂料消光性能造成影響。其二，當(dāng)氣相法白炭黑顆粒較細(xì)時(shí)，涂料很難形成較為突出的表面，對此要提升涂料的消光性能，應(yīng)注意選擇顆粒較大的氣相法白炭黑。其三，在正常情況下，應(yīng)將氣相法白炭黑的粒度保持在3～7μm，并且這種粒度的氣相法白炭黑在干膜厚度為15～40μm涂體體系中的應(yīng)用較多。其四，基于氣相法白炭黑材料配漆時(shí)，常用配置方式包含兩種，一是先將其配置中漿狀物，然后將其加入到涂料中進(jìn)行分散;二是直接將氣相法白炭黑倒在涂料中，這種配置方式下，要求氣相法白炭黑和涂料混合后進(jìn)行10～15min的均勻攪拌，要求攪拌葉輪的速度控制在1000r/min。

5、其他應(yīng)用

現(xiàn)代工業(yè)體系，氣相法白炭黑被廣泛應(yīng)用在涂料中，這樣既能提高涂料的流動(dòng)性、耐候性，又能增強(qiáng)涂料抗劃傷能力，并且能夠提升涂料的吸附能力，進(jìn)而提高涂層的保護(hù)能力，增加其硬度。此外，氣相法白炭黑能夠?qū)ψ贤饩€和紅外線有很強(qiáng)的反射能力，依據(jù)這種特性用于涂料中，可以大大改善涂料的老化。

結(jié)語

氣相法白炭黑材料對于涂料的整體使用性能具有深刻影響。新時(shí)期，人們只有充分認(rèn)識到氣相法白炭黑在涂料中的應(yīng)用效果，深入分析氣相法白炭黑生產(chǎn)工藝，并深化氣相法白炭黑在涂料配置、施工中的應(yīng)用，這樣才能發(fā)揮氣相法白炭黑材料流變助劑、防沉劑、助分散劑、消光劑的作用，提升涂料整體性能，保證涂料的使用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]何曉慶，張雪萍，錢真，等.氣相法白炭黑與炭黑配比對氫化丁腈橡膠性能的影響[J].有機(jī)硅材料，2021，35（1）：30-34，56.

[2]何曉慶，李文風(fēng)，甄恩龍，等.氣相法白炭黑填充氫化丁腈橡膠（HNBR）的研究[J].有機(jī)硅材料，2020，34（4）：35-39.

[3]關(guān)超，王杰，黃瀟，等.氣相法白炭黑填充雙組分環(huán)氧美縫劑的研制[J].有機(jī)硅材料，2020，34（5）：42-47.

（作者單位：協(xié)鑫高科納米新材料（徐州）有限公司）