淺析氣相法白炭黑在涂料中的應用

徐冬梅

【摘 要】作為一種多功能添加劑，氣相法白炭黑本身穩定性、補強性特征突出，而且具有良好的增稠性，將其用于涂料生產，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工藝的基礎上，就其在涂料生產中的應用情況展開分析。期望能實現氣相法白炭黑與涂料的深度融合，提升涂料的性能和應用效果。

【關鍵詞】氣相法白炭黑;涂料;工藝應用

氣相法白炭黑又名化學味精，是一種結構為二氧化硅的添加劑。這種添加劑主要應用納米材料，氣相法白炭黑在涂料生產的應用較多，其能有效實現資源的良性利用循環，提升涂料的使用價值。

一、氣相法白炭黑生產工藝

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

從氣相法白炭黑生產過程來看，在氫氧燃燒條件下，四氧化硅材料會發生水解反應，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品。從生產過程來看，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用要點

1、流變助劑

流變助劑作為涂料中比較常用的材料，當涂料不同時，使用的流變助劑也需要不同。假設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鍵的作用。氣相法白炭黑在生產涂料的過程中就是起到流變助劑的效果。當氣相法白炭黑表面未經處理時，其聚合體本身是含有多個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，此時涂料本身的黏度會下降，流動性會有所增強。一旦剪切力沒有，氫鍵會恢復，這樣涂料粘度會增強。通常涂料粘度、流動性的變化與氣相法白炭黑的濃度和分散程度有關[2]。

結合涂料應用實際可知，在施工中，涂料邊緣溶劑的恢復速度較快，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，降低涂刷的整體效果。此時利用氣相法白炭黑，通過二氧化硅網絡能有效地防止涂料流動，確保涂膜的均勻性。要注意的是，使用水性涂料時，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，故而在實際應用中，不斷要進行表面處理，同時需要加入其他材料，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構較為穩定，而且氫鍵整體為三維網狀結構，這使得氣相法白炭黑可作為防沉劑預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定性;同時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，保證涂料應用效果具有積極作用。

目前，氣相法白炭黑在涂料中的應用不斷深入，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%，當在富鋅漆材料保存時，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，避免造成較大的觸變性，使得粉末狀涂料變為凍狀，影響涂料的分散效率。

4、消光劑

有研究顯示，氣相法白炭黑的消光性能較為突出，其整體折光指數為1.46，該指數與成膜樹脂的折光指數基本接近。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。當氣相法白炭黑作為消光劑在涂料中使用時，應注重以下要點控制：其一，應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，當氣相法白炭黑顆粒較細時，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，應注意選擇顆粒較大的氣相法白炭黑。其三，在正常情況下，應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涂體體系中的應用較多。其四，基于氣相法白炭黑材料配漆時，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、其他應用

現代工業體系，氣相法白炭黑被廣泛應用在涂料中，這樣既能提高涂料的流動性、耐候性，又能增強涂料抗劃傷能力，并且能夠提升涂料的吸附能力，進而提高涂層的保護能力，增加其硬度。此外，氣相法白炭黑能夠對紫外線和紅外線有很強的反射能力，依據這種特性用于涂料中，可以大大改善涂料的老化。

結語

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。新時期，人們只有充分認識到氣相法白炭黑在涂料中的應用效果，深入分析氣相法白炭黑生產工藝，并深化氣相法白炭黑在涂料配置、施工中的應用，這樣才能發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：

[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].有機硅材料，2021，35（1）：30-34，56.

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

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

（作者單位：協鑫高科納米新材料（徐州）有限公司）