浅析气相法白炭黑在涂料中的应用

徐冬梅

【摘 要】作为一种多功能添加剂，气相法白炭黑本身稳定性、补强性特征突出，而且具有良好的增稠性，将其用于涂料生产，能有效提升涂料的整体性能。本文在阐述气相白炭黑的生产工艺的基础上，就其在涂料生产中的应用情况展开分析。期望能实现气相法白炭黑与涂料的深度融合，提升涂料的性能和应用效果。

【关键词】气相法白炭黑;涂料;工艺应用

气相法白炭黑又名化学味精，是一种结构为二氧化硅的添加剂。这种添加剂主要应用纳米材料，气相法白炭黑在涂料生产的应用较多，其能有效实现资源的良性利用循环，提升涂料的使用价值。

一、气相法白炭黑生产工艺

目前，气相法白炭黑被广泛应用在现代工业生产中。这种材料属于无机新材料，其颗粒很小，并且吸附表面积大，能够大大提高吸附能力。同时研究表明气相法白炭黑化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻电能性能较为突出，故而在工业生产中有着较为广泛的应用。

从气相法白炭黑生产过程来看，在氢氧燃烧条件下，四氧化硅材料会发生水解反应，并由此形成一定的气固混合物;这些混合物的成分不仅包含N2、O2、H2O，而且涉及HCI、SO2。在气固混合物进一步冷却过程中，通过管状聚集器，SO2离子在相互碰撞后会住家聚集，最终生成一种粒度分布适宜的大颗粒，该工艺即为气相白炭黑生生成工艺。该工艺气固分离阶段，HCI存在于固体物质中，通过加热与蒸汽气提作用，HCI会被吸附提出，并由此形成气相二氧化硅产品。从生产过程来看，气相法白炭黑工艺流程如图1所示[1]。

二、气相法白炭黑在涂料中的应用要点

1、流变助剂

流变助剂作为涂料中比较常用的材料，当涂料不同时，使用的流变助剂也需要不同。假设使用的涂料为溶剂型，那么使用流变助剂，会在氢键的形成中起到非常关键的作用。气相法白炭黑在生产涂料的过程中就是起到流变助剂的效果。当气相法白炭黑表面未经处理時，其聚合体本身是含有多个H和O的聚合体，在溶剂型涂料身缠中，这些气相法白炭黑能快速地形成氢键，在剪切了作用下，氢键会被破坏，此时涂料本身的黏度会下降，流动性会有所增强。一旦剪切力没有，氢键会恢复，这样涂料粘度会增强。通常涂料粘度、流动性的变化与气相法白炭黑的浓度和分散程度有关[2]。

结合涂料应用实际可知，在施工中，涂料边缘溶剂的恢复速度较快，这会造成涂料表面张力不均匀问题，受此影响他，涂料本身也会向边缘移动，降低涂刷的整体效果。此时利用气相法白炭黑，通过二氧化硅网络能有效地防止涂料流动，确保涂膜的均匀性。要注意的是，使用水性涂料时，气相法白炭黑会受到水分子的影响，会影响涂料的最终效果，故而在实际应用中，不断要进行表面处理，同时需要加入其他材料，例如加入氧化铝等，用来减少水分子对涂料的影响。

2、防沉剂

由于气相法白炭黑形成的氢键结构较为稳定，而且氢键整体为三维网状结构，这使得气相法白炭黑可作为防沉剂预防涂料总的颜料沉降。譬如在色浆 体系中，增加气相法白炭黑的用量，能大大提升色浆的稳定性;同时使用气相法白炭黑后，能减少色浆中湿润分散剂的使用，这对于提升色浆适用性，保证涂料应用效果具有积极作用。

目前，气相法白炭黑在涂料中的应用不断深入，使用该材料后，能减少色浆沉降，这对于涂料的存储具有积极作用。譬如，在金属粉涂料中，涂料中的金属粉、薄皮本身容易发生沉降，使用气相法白炭黑后，能避免这些金属粉的沉降问题，提升涂料的应用效果。通常涂料防沉降中气相法白炭黑的用量保持在0.4%～0.8%，当在富锌漆材料保存时，要求气相法白炭黑的用量维持在2%[3]。

3、助分散剂

在粉末涂料中，气相法白炭黑能够帮助分散，进而快速融合。从材料自身属性来看，气相法白炭黑颗粒较小，表面吸附能力大。将其用于粉末涂料后，气相法白炭黑会逐渐吸附在粉末涂料的表面，这样粉末涂料表面就形成了一层包裹层，大大提高了涂料的使用效果。根据气相法白炭黑使用的情况，将其用于粉末涂料后，涂料的分散时间大大减少，分散效率会有所提升。要注意的是，要想提高两者混合一起的效果，需要将气相法白炭黑的用量控制在1%以内，避免造成较大的触变性，使得粉末状涂料变为冻状，影响涂料的分散效率。

4、消光剂

有研究显示，气相法白炭黑的消光性能较为突出，其整体折光指数为1.46，该指数与成膜树脂的折光指数基本接近。将气相法白炭黑用于涂料后，能通过增加涂料表面粗糙度，降低涂料表面光泽的方式，提升涂料整体的消光性能。当气相法白炭黑作为消光剂在涂料中使用时，应注重以下要点控制：其一，应注意气相法白炭黑与涂料厚度匹配性的控制，避免气相法白炭黑使用对涂料消光性能造成影响。其二，当气相法白炭黑颗粒较细时，涂料很难形成较为突出的表面，对此要提升涂料的消光性能，应注意选择颗粒较大的气相法白炭黑。其三，在正常情况下，应将气相法白炭黑的粒度保持在3～7μm，并且这种粒度的气相法白炭黑在干膜厚度为15～40μm涂体体系中的应用较多。其四，基于气相法白炭黑材料配漆时，常用配置方式包含两种，一是先将其配置中浆状物，然后将其加入到涂料中进行分散;二是直接将气相法白炭黑倒在涂料中，这种配置方式下，要求气相法白炭黑和涂料混合后进行10～15min的均匀搅拌，要求搅拌叶轮的速度控制在1000r/min。

5、其他应用

现代工业体系，气相法白炭黑被广泛应用在涂料中，这样既能提高涂料的流动性、耐候性，又能增强涂料抗划伤能力，并且能够提升涂料的吸附能力，进而提高涂层的保护能力，增加其硬度。此外，气相法白炭黑能够对紫外线和红外线有很强的反射能力，依据这种特性用于涂料中，可以大大改善涂料的老化。

结语

气相法白炭黑材料对于涂料的整体使用性能具有深刻影响。新时期，人们只有充分认识到气相法白炭黑在涂料中的应用效果，深入分析气相法白炭黑生产工艺，并深化气相法白炭黑在涂料配置、施工中的应用，这样才能发挥气相法白炭黑材料流变助剂、防沉剂、助分散剂、消光剂的作用，提升涂料整体性能，保证涂料的使用效果。

参考文献：

[1]何晓庆，张雪萍，钱真，等.气相法白炭黑与炭黑配比对氢化丁腈橡胶性能的影响[J].有机硅材料，2021，35（1）：30-34，56.

[2]何晓庆，李文风，甄恩龙，等.气相法白炭黑填充氢化丁腈橡胶（HNBR）的研究[J].有机硅材料，2020，34（4）：35-39.

[3]关超，王杰，黄潇，等.气相法白炭黑填充双组分环氧美缝剂的研制[J].有机硅材料，2020，34（5）：42-47.

（作者单位：协鑫高科纳米新材料（徐州）有限公司）