“效率即生命” 无需研磨的高黑度炭黑颜料预分散体

众所周知，颜料粉末只有被彻底分散才能展色良好。 在涂料工业中，炭黑被认为是最难分散的颜料。它 们有非常高的比表面积 , 导致研磨时间非常长和大量 的研磨分散能量输入。在液体涂料中，通常使用粉状炭黑， 因为它们比珠状炭黑更易研磨。但粉状炭黑会产生很多粉尘， 因此需要大量工作和溶剂或水清洗研磨设施。

为了克服粉状炭黑的弊端，欧励隆工程炭致力于开发炭黑颜料预分散体，以期简化甚至在许多情况下免除分散研磨步骤。这些预分散体将适用于溶剂和水性的应用，同时有液体和固体预分散体这两类品种。

以下介绍的是用于水性涂料体系的独特的微珠预分散体 产品。另外的溶剂型、通用型及液体分散浆也都在研发中。

易分散炭黑

COLOUR BLACK OE 430 W 是欧励隆易分散产品线中的第一款产品，称之为“瞬间制备炭黑色浆”。对比经典研磨工艺，这款产品具有以下显著优势：

◆极易分散于水中。在几分钟内，仅需使用高速搅拌机就可得到非常稳定的颜料色浆。

◆无需研磨或额外添加润湿分散剂。

◆已经包含在固体颜料预分散体中的特殊分散剂，为产 品提供了优良的色浆稳定性，高黑度和强烈的蓝色色相。

◆ 52.6% 的高色素炭黑含量，特别适用于汽车原厂漆和其他高黑度应用。

◆自由流动的微珠产品，方便使用，几乎没有粉尘，并可实现非常精确的计量。

这一新型炭黑预分散体给客户提供了一个非常简单地进入高黑度水性涂料领域的捷径。它可以直接分散在水中。根据 批次大小，使用 OE 430 W 预分散体，通常在 30 分钟之内即可制得高黑度水性涂料。

表 1 详细介绍了一个典型的水性、无树脂的 COLOUR BLACK OE 430 W 色浆配方。研磨色浆含有 13% 炭黑，通过高速搅拌机混合 COLOUR BLACK OE 430 W、水和消泡剂在 10 分钟内就能制备水性色浆。该配方无需研磨机进行研磨，研磨只会导致分散剂和颜料的分解 , 从而损失部分性能。此外， 无需进一步添加分散剂、润湿剂或表面活性剂。

该配方所制得的研磨色浆粘度低，细度低于 10 微米。而且研磨色浆的贮存稳定性很好 , 可配合常用的水性树脂制得高光 泽、高黑度、强烈的蓝色相和低雾影的水性涂料。

优异的储存稳定性

颜料预分散体讨论总是关注存储稳定性。与液体色浆相比， 固体预分散体具有巨大的优势。在正确储存条件下，和炭黑颜料一样，固体颜料预分散体原则上有无限的保质期。

为考察存储稳定性，将 COLOUR BLACK OE 430 W 粉末 以及 COLOUR BLACK OE 430 W 制得的色浆放置在 40℃下储 存四周后进行测试，并没有发现可见的或可检测到得颜色及品 质变化。将固体颜料预分散体储存超过两年后，再溶解到水中也没有发生品质问题的经验。

在进行了存储测试后，技术人员使用市售的 30% 聚氨酯水分散体（Alberdingk® U710) 制备炭黑含量为 1.5%（汽车 涂料常用的用量）的最终涂料。涂料涂布在玻璃板上（湿膜 120um），闪干 15 分钟，在 80℃ 下烘烤 30 分钟后测试结果如图 1 和图 2。

图 1 和图 2 分别给出了颜色和表观对比数据。所有涂料都展现出最高黑度等级（MY 325~330）、强烈的蓝相、高光泽和低雾影。在储存前后没有任何色差也证明了炭黑预分散体、其 色浆、以及最终制得的涂料都具有优异的储存稳定性。

优异的展色性

图 3 和图 4 显示了 COLOUR BLACK OE 430 W 与几款竞 争对手高黑度特种炭黑产品的颜色对比。

如先前所述，将 COLOUR BLACK OE 430 W 搅拌 10 分 钟以制备涂料的浓缩色浆。按如下方法对竞争对手炭黑产品进行分散：为促进炭黑粉末分散和稳定水性研磨色浆，润湿分散剂选用对高色素炭黑具有良好分散性能的 TEGO Dispers® 760W(35% 固含量 )，用量为分散剂固含对炭黑 90%。以 10m/ s 角速度搅拌 5 分钟实现初始润湿分散，随后用标准实验室震荡机分散 1 小时，介质为 1.0~1.6mm 的锆珠。最终制得的研磨色浆粘度很低，如同水一样。颜料细度小于 10um。该无树脂研磨色浆的炭黑含量为 13%。

使用市售的 30% 聚氨酯水分散体（Alberdingk® U710) 制备最终的涂料炭黑含量为 1.5%（此含量是汽车涂料常用的用 量）。涂料涂布在玻璃板上（湿膜 120um），闪干 15 分钟， 在 80℃ 下烘烤 30 分钟后测试结果如图 3 和图 4。

由 COLOUR BLACK OE 430 W 所制备的涂料具有高光泽、 低雾影且展现出最高的黑度值和强烈的蓝相。相对于知名的炭黑粉末竞争产品，其颜色和稳定性也更胜一筹。

成本计算

从性价比角度综合来看：固体颜料预分散体可能因价格高， 最初不被选择 , 但这只是第一感觉。对整个生产过程进行合理的 成本计算后 , 我们可以看到许多支持 COLOUR BLACK OE 430 W 的因素。我们开发了一个成本计算表来做大概计算。虽然，我们的颜料预分散体与纯炭黑的价格相比较高 , 但此产品无需研磨。 研磨炭黑所需要的能耗成本是相当高的，其具体成本取决于研磨设备和目标研磨质量 , 研磨时间一般需要好几个小时或甚至几天。

分散剂和润湿剂也是高成本因素之一。对于高黑度炭黑 , 分散剂用量一般在颜料的 70% 到 120% 固体份，才可达到良好的研磨润湿分散和色浆稳定性效果。COLOUR BLACK OE 430 W 则不再需要这些添加剂。使用高速搅拌机与使用砂磨机研磨相比 , 也大大减少清洁成本，并减少研磨机的投资。由于分散时间较短，可以提高生产的灵活性。即使是较小的批次规模 , 也容易操作 , 而不是每月一次分批研磨。

涂料制造商在计算成本时应考虑所有这些因素及人工成本， 把它们一并计算在内。

总结

涂料行业已经从传统的研磨工艺发展到使用色浆或颜料预分散体。为了支持这一趋势 , 我们致力于开发易于分散的预分散体解决方案，并投入了大量的精力用于研发新品。

COLOUR BLACK OE 430 W 是欧励隆的最新产品 , 用于环保水性涂料的固体颜料预分散体。上述对此预分散体的研究 结果清楚地证明 , 它是制备高黑度水性涂料的杰出产品。

该微珠状粉末提供非常快速和简单的研磨色浆制备工艺， 并和水性树脂有广泛的相容性。它几乎不产生粉尘，不再需要 研磨。使用此新型固体颜料预分散体 , 涂层配方可获得最高水 平的黑度 , 非常强烈的蓝色相、高光泽和低雾影。

欧励隆工程炭一直提供高质量的粉状和珠状炭黑产品。其中高黑度气法炭黑在涂料工业界有极高的知名度。此外，炉法 炭黑工艺也已经使用了数十年，为涂料工业源源不断地提供了高色素炉黑（HCF）。

欧励隆是唯一拥有两种高色素炭黑生产工艺的制造商。 欧励隆工程炭正在开发并将尽快推出同类型的用于溶剂型涂料的产品。此外 , 我们将很快推出液体色浆 , 为涂料生产商在产品性能和交货形式上提供全面的灵活选择和最大的商业便利。

作者：Kai Krauss博士，欧洲区特种炭黑涂料应用高级技术市场经理；Carlos Hernandez先生，美洲区特种炭黑涂料应用市场经理；

Jennifer Kauffman博士，美洲区特种炭黑涂料应用市场经理；刘磊先生，亚太区特种炭黑涂料应用技术市场经理。欧励隆工程炭集团。