测试结果 黑色
平整光滑 1.5 9.80 92 2H 0 50 1
测试方法 目测 目测
GB/T 7193.6 GB/T 23986—2009 GB/T 1743—1989 GB/T 1730—1993 GB/T 9286—1998 GB/T 1732—1993 GB/T 1740—2007
4 结语
本文从环境保护和可持续发展的角度出发， 跟随 环境友好型涂装新材料的开发趋势， 采用常用聚合单 体为原料，基于高分子化合物对炭黑的锚定原理，通过 可控自由基聚合， 设计合成带有多个锚定端和有机化 端的高效分散剂，最终实现水性化，从而制备出水性环 保高性能的含炭黑汽车涂料， 其既可用于对设备改造 不大的修补行业，又可用于汽车原厂漆，对推动国内原 厂修补涂料水性化具有重大的意义。
称取定量苯乙烯单体于装有搅拌桨、温度计、加热 装置的反应釜中，在 N2 环境下依次加入引发剂溴化苄 及催化体系氯化铁/三苯基膦，充分搅拌均匀，加入抗 坏血酸作为还原剂，搅拌升温至 112 ℃，反应完成后， 冷却至室温，用定量四氢呋喃溶解出聚合物，最后用冰 甲醇沉淀。 1.2.2 分散剂的制备
定量称取 12 g 的环己酮，大分子引发剂及 4 g 丙 烯酸叔丁酯，充分搅拌混合，在 N2 环境下加入溴化亚 铜催化体系，于 115 ℃的油浴中进行聚合。充分反应后 冷却至室温，沉淀析出聚合物 PSt-b-PtBA；最后以 1 ∶ 3 的比例采用 1，4-二氧六环进行完全溶解，同时加入 定量浓盐酸加热回流反应完全， 得到的水解混合物用 石油醚沉淀，分离，真空干燥至恒重，即得高效水性汽 车涂料用炭黑分散剂。 1.3 水性高效炭黑汽车涂料的制备
GUO Xiao-yao, TANG Han-liang, GUO Wei-jie
(Qingyuan Haoyu Chemical Industry Technology Co., Ltd., Qingyuan 511540, Guangdong, China)
Abstract: Carbon black dispersing agent used on waterborne automotive coating was prepared by controlled radical polymerization based on the anchoring principle. The effect of reaction temperature and reaction time on the product property was investigated. Through the test, the waterborne high performance automotive coatings containing carbon black was prepared. Key words: carbon black dispersing agent; waterborne automotive coating; controlled radical polymerization
参考文献： [1] 李 炳 炎.炭 黑 生 产 与 应 用 手 册[M].北 京 ：化 学 工 业 出 版 社 ，
2000. [2] Bergemann K, Fanghanel E, Knaekfuss B, et al. Modification
of carbon black properties by reaction with maleic acid derivatives[J]. Carbon, 2004, 42(11):2338-2340.
1 试验
1.1 主要原料与器材 苯乙烯 AR：广州弘辉化工有限公司；溴化苄 BzBr
CP：湖北巨胜科技有限公司；丙烯酸叔丁酯 tBA 99%：上 海弘顺生物科技有限公司；溴化亚铜 CuBr AR：广拓化
专业家具漆：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｓｅｎｐａｉｎｔ．ｎｅｔ
Experimental Research and Application‖试 验 研 究 与 应 用
时间、反应温度对产品性能的影响。 通过试验验证，制备出了水性环保高性能的含炭黑汽车涂料。
关键词： 炭黑分散剂； 水性汽车涂料； 可控自由基聚合
中 图 分 类 号 ：TQ633
文 献 标 志 码 ：A
文章编号：1007-9548（ 2016） 03-0006-03
Research on Carbon Black Dispersing Agent Used on Waterborne Automotive Coating
称 取 定 量 的 水 性 炭 黑 颜 料 ， 分 别 以 30%、40%、 50%、60%、70%、80%的固体质量分数加入 分 散 剂 ，在 其他条件不变的情况下进行水性炭黑汽车涂料的制 备；随着分散剂用量的增加，体系对炭黑颜料的分散能 力增加，黑度 和 着 色 能 力 增 强 ，当 分 散 剂 用 量 为 60% 时，分散效果最好，黑度和着色强度最优，随着聚合物 用量的继续增加，体系分散能力有所下降。这是因为当 聚合物用量少时，不能将颜料表面完全覆盖，不足以在 颜料表面形成完整的吸附层， 颜料表面未被覆盖的部 分为减小表面能而聚集，从而影响了黑度和着色力；当 分散剂用量进一步增加时， 有足够多的分散剂吸附在 颜料颗粒表面，可以起到阻止粒子团聚的作用；当分散 剂用量增大到一定程度后，聚合物分子链互相缠结，导 致颜料粒子重新聚集，黑度和着色力有所下降。
试 验 研 究 与 应 用 ‖Experimental Research and Application
水性汽车涂料用炭黑分散剂的技术研究
郭逍遥， 汤汉良， 郭伟杰 （ 清远市浩宇化工科技有限公司，广东 清远 511540）
摘要： 基于高分子化合物对炭黑的锚定原理，进行可控自由基聚合，制得了水性汽车涂料用炭黑分散剂，主要考察了反应
随着汽车工业的高速发展， 汽车涂料的用量急剧 增长，但是目前国内汽车涂料以溶剂型体系为主，环境 污 染 严 重[3]，其 在 生 产 和 使 用 过 程 中 对 人 体 的 危 害 和 对环境的污染是很普遍的， 从环境保护和可持续发展 的角度看，研究开发环境友好型涂料已是势在必行，因 此，本文基于高分子化合物对炭黑的锚定原理，通过可 控自由基聚合，主要考察反应时间、反应温度及在涂料 制备过程中的最佳用量，通过试验验证，从而制备出水 性环保高性能的含炭黑汽车涂料。
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — 收稿日期： 2015-10-26 作者简介： 郭逍遥（ 1982- ） ，男，硕士，工程师，主要 从 事 水 性 汽 车涂料的研究。
MPF 2016 年 3 月
6
第 19 卷 第 3 期
被破碎为聚集体；3） 炭黑粒子的稳定化。 然而，由于炭 黑附聚体颗粒较大， 很难直接在涂料中分散均匀达到 纳米或亚纳米级，且容易产生絮凝现象。 因此，分散性 能是炭黑的重要性能之一，它直接影响着涂料的黑度、 着色力、光泽、遮盖力、流动性、机械性能等。
原材料 水性消泡剂 水性分散剂 去离子水 水性炭黑颜料 水性丙烯酸分散体 水性聚氨酯分散体 水性消泡剂 增稠剂 BCS 功能流变助剂
表 1 基础配方
用量/g 0.3 2.4 13.5 4.0 30.0 92.0 0.3 1.2 6.0 0.3
表 2 成品性能测试结果
项目 颜色 漆膜外观 活化期（ 20 ℃） /h VOC/％ 光泽（ 60°） /% 铅笔硬度 附着力（ 划格法） /级 耐冲击性/cm 耐湿热性/级
参照 GB/T 1730—1993 进行测定。 5） 附着力的测定 参照 GB/T 9286—1998 进行测定。
2 结果与讨论
2.1 反应温度影响分析 根据阿仑尼ห้องสมุดไป่ตู้斯公式， 反应温度影响反应速率常
数， 从而影响反应速率。 反应温度对引发剂的分解速 率、 原子转移平衡常数和链增长速率会产生不同程度 的影响。 分别在 100 ℃、105 ℃、110 ℃、115 ℃、120 ℃ 和 125 ℃下进行聚合试验， 分别在不同的时间下取样 进行炭黑涂料的性能测定， 主要从黑度和着色力方面 进行考察。 在不同的温度条件下，随着温度升高，转化 率也相应增大，黑度增加，着色力增强；反应温度达到 115 ℃后，再升高温度，对炭黑涂料的黑度和着色力影 响不大，此时再升高温度对聚合反应意义不大，因此确 定最佳聚合温度为 115 ℃。 2.2 反应时间影响分析
0 引言
炭黑是地球上含量最丰富的材料之一， 它几乎是 所有现存的或曾有的东西的燃烧产物。 作为理想的黑 色颜料，由于其具有优良的着色性、耐候性以及化学稳 定性，是涂料工业中不可缺少的黑色颜料，而颜料是色 漆制备中的主要成分，黑色颜料提供黑色，随着人们对 高黑度色彩的追求，常用于建筑、汽车、铁路车辆和船 舶用涂料中。 单个炭黑粒子的形状近乎球形， 尺寸不 等，炭黑很少以单个粒子形式存在，通常是由多个基本 粒子通过牢固的化学键形成的聚集体， 这种结构称为 炭 黑 的 一 次 结 构 或 永 久 结 构 ， 一 次 结 构 难 以 被 破 坏 [1]， 聚集体与聚集体之间通过范德华力形成的絮凝物称为 炭黑的二次结构或次生结构。 炭黑在涂料中的分散需 经 历 3 个 过 程[2]：1） 炭 黑 被 涂 料 润 湿 ，由 炭 黑-空 气 界 面转为炭黑-涂料界面；2） 炭黑被分散，炭黑的附聚体
学有限公司；氯化铁 FeCl3·6H2O AR：武汉宏信康精细 化工有限公司；抗坏血酸 AsAc BR：深圳振强生物技术 有限公司；三苯基膦 PPh3 BR：上海达瑞精细化学品有 限公司；环己酮 C6H10O AR：市售；甲 醇 CH3OH AR：市 售 ；精 密 电 子 天 平 ：BL-2000A ， 上 海 亚 津 电 子 科 技 有 限 公司；硬度计：BGD 509，广州标格达实验室仪 器 用 品 有限公司。 1.2 试验步骤 1.2.1 大分子引发剂 PSt-Cl 的制备