涂易乐助剂在炭黑颜料分散中的应用指南

涂易乐助剂在炭黑颜料分散中的

应用指南与实践

——表面活性剂、分散剂与消泡剂的协同解决方案

一、炭黑分散的核心挑战

炭黑是涂料、油墨行业中应用最广泛的黑色颜料之一，以其优异的着色力、遮盖力和耐候性著称。然而，炭黑同时也是公认的最难分散的颜料之一。这主要源于炭黑的三个本质特性：

1. 原始粒径小、比表面积大——炭黑的原始粒径通常在10-100nm范围内，比表面积可达数十至数百m²/g。极大的比表面积意味着粒子间存在强烈的范德华力吸引力，极易形成团聚体。

2. 结构（DBP吸油值）影响显著——炭黑的二次凝聚体结构是初次颗粒融合形成的枝链结构。DBP值表征了炭黑的聚集程度。低结构炭黑（DBP值低）粒子粒径较小，解絮凝过程中很难分散到接近原生粒径，分散难度更大；高结构炭黑则相对容易分散。

3. 表面化学性质复杂——炭黑表面的pH值及挥发份（表面基团如羧基、羟基等）会显著影响分散行为。酸性炭黑与碱性炭黑在分散剂选择上有着不同的要求。

炭黑分散过程的成功与否，不仅取决于炭黑本身的特性，还受到配方设计（基料、溶剂、树脂的选择）和分散设备的正确选用等关键因素的影响。在实际生产中，选择合适的助剂体系（润湿剂、分散剂、消泡剂）并科学搭配使用，是攻克炭黑分散难题的根本途径。

二、炭黑分散过程与助剂作用机理

炭黑在水性体系中的分散过程可以分为三个关键阶段，每个阶段都需要不同类型的助剂发挥其特定功能：

2.1 第一阶段：解絮凝（润湿）

炭黑粉体在加入水性介质时，由于极强的团聚倾向，粒子间紧密堆积形成絮凝体。解絮凝过程的核心是让分散介质（水）取代粒子间的空气，渗入絮凝体内部，使粒子被润湿并初步分离。

根据润湿的热力学原理，降低分散介质的表面张力有利于粉体的润湿。表面活性剂（润湿剂）的加入能够显著降低水的表面张力，加速润湿过程，同时降低新生粒子表面的自由能，为后续分散剂的稳固分散奠定基础。

涂易乐系列炔二醇表面活性剂（FS-204系列、FS-600系列、Superwet 300系列）正是基于这一原理设计的解絮凝助剂。它们能快速降低水的表面张力，促进炭黑粉体的润湿与初步解絮凝，是炭黑分散过程中的“先锋部队”。

2.2 第二阶段：分散与稳定

经过润湿解絮凝后，炭黑粒子虽已初步分离，但由于粒子间仍存在强烈的相互吸引力，若不加以稳固，粒子会迅速重新聚集（返粗）。分散剂的作用正是通过在颜料粒子表面形成牢固的吸附层，提供空间位阻效应或静电稳定效应，防止粒子重新聚集。

涂易乐分散剂的分子结构设计遵循“锚固-稳定”原则：多种锚固基团及颜料亲和链段紧贴颜料表面，形成牢固的锚定吸附；水溶性链段舒展在水分散介质中，提供良好的空间位阻效应，从而有效防止炭黑粒子返粗和沉降。

2.3 第三阶段：泡沫控制

炭黑研磨分散过程中，由于润湿剂和分散剂均为表面活性物质，极易在研磨剪切作用下产生大量泡沫。泡沫不仅降低研磨效率、影响色浆的体积计量准确性，还可能导致色浆中出现气泡缺陷，影响最终涂膜外观。因此，消泡剂是炭黑分散助剂体系中不可或缺的一员。

涂易乐消泡剂（Foamic 021、Foamic 024）和控泡助剂（DF-110B）能够有效消除研磨过程中产生的泡沫，保障研磨效率和色浆质量。

三、涂易乐炭黑分散助剂产品推荐体系

根据炭黑的不同类型和应用场景，涂易乐提供了一套完整的助剂推荐体系，涵盖解絮凝助剂（表面活性剂）、分散剂和消泡剂三大类别。以下为详细的产品推荐矩阵。

3.1 解絮凝助剂（表面活性剂）推荐

解絮凝助剂用于炭黑研磨前的润湿与初步解絮凝，降低水的表面张力，加速粉体润湿。根据炭黑的酸碱性不同，推荐如下：

注：FS-204X系列为炔二醇类表面活性剂，兼具抑泡和促进流动流平功能；FS-600系列为改性炔二醇产品，润湿性能更优；Superwet 300系列为超级润湿剂，适用于对润湿速度有极高要求的场景。由于分散剂及炭黑类型差异，解絮凝助剂的选择及加入量需根据实际研磨工艺确定。

3.2 分散剂推荐

涂易乐分散剂系列专为水性体系炭黑分散设计，涵盖从通用型到炭黑专用型的多款产品。以下为各分散剂在炭黑分散中的推荐矩阵及核心参数：

*炭黑添加量：分散剂固体份占颜料质量的百分比（无树脂色浆制备场景）。★★★★特别推荐 ★★★推荐 ★★一般推荐

注：此推荐基于实验室条件得出，具体客户应用需根据实际炭黑类型、配方体系及研磨工艺做出调整。

3.3 消泡剂与控泡助剂推荐

炭黑研磨过程中因润湿剂和分散剂的表面活性作用极易产生泡沫，消泡剂是保障研磨效率和色浆质量的关键助剂。涂易乐推荐以下消泡与控泡方案：

建议：消泡剂在研磨前最后加入，避免过早加入被研磨剪切破坏。Foamic 021适用于对消泡要求更高的场景（如高剪切研磨、色浆灌装），Foamic 024适用于通用消泡需求。DF-110B控泡助剂可与消泡剂配合使用，从源头减少泡沫产生。

四、炭黑分散剂产品详解

以下对涂易乐各款适用于炭黑分散的分散剂产品进行详细介绍，帮助用户根据自身需求选择最合适的产品。

4.1 涂易乐DS-260——炭黑专长型高效研磨分散剂

DS-260是涂易乐分散剂系列中对炭黑分散最具专长的一款产品。其化学成分为聚苯乙烯-马来酸酐聚合物的胺烷羟基加成物溶液，不挥发份40%，外观为黄棕色半透明液体。

核心优势：

• 炭黑专长：分子结构经过优化，能强力吸附在炭黑粒子表面，形成有效的空间位阻层，是制备高浓缩炭黑色浆的首选分散剂。 • 高效降粘：显著降低高颜料含量研磨体系的粘度，提高研磨效率，改善色浆展色性。 • 卓越稳定：有效防止颜料返粗和沉降，保证高浓度色浆的长期储存稳定性。 • 推荐搭配：润湿剂FS-204E + 消泡剂Foamic 021，构成炭黑分散的最优助剂组合。

炭黑色浆建议用量（分散剂固体份占颜料量百分比）：20%-50%。适用于高性能工业涂料、通用色浆生产、高档水性油墨等领域。

4.2 涂易乐DS-298——高浓度色浆专用研磨分散剂

DS-298是涂易乐专为高浓度色浆分散稳定性而研发的高效研磨分散剂，尤其擅长炭黑等高比表面积颜料的处理。化学成分同样为聚苯乙烯-马来酸酐聚合物的胺烷羟基加成物溶液，不挥发份40%，外观为黄色半透明液体。

核心优势：

• 高浓度专长：专为高浓度色浆场景设计，对炭黑颜料展现出非凡的分散效果，能充分发挥其着色潜力。 • 卓越稳定性：提供强大的空间位阻效应，确保高浓度色浆具备优异的热储与储存稳定性。 • 推荐搭配：润湿剂FS-204E + 消泡剂Foamic 021。

炭黑色浆建议用量（分散剂固体份占颜料量百分比）：20%-50%。适用于高性能工业涂料、通用色浆、高档水性油墨及炭黑颜料高效处理等场景。

4.3 涂易乐DS-2026——无树脂色浆润湿分散剂（炭黑全覆盖）

DS-2026是一款专为水性体系无树脂色浆制备而研发的高效润湿分散剂，特别针对各类色素炭黑（低、中、高色素）的研磨分散进行了优化。化学组成为改性聚苯乙烯马来酸酐聚合物及聚醚酯的表面活性剂水溶液，不挥发份55%，外观为浅黄至黄色透明液体。

核心优势：

• 炭黑全覆盖：对低色素、中色素、高色素炭黑均有优异效果，是唯一能从低色素到高色素炭黑全覆盖的分散剂产品。 • 添加量范围宽：根据炭黑比表面积差异，提供从20%到200%的灵活添加量范围，适应不同色素等级的炭黑需求。 • 无树脂体系专长：即使在无树脂环境下也能独立、有效地防止颜料粒子重新聚集，色浆通用性更强。 • 改善展色性：有效降低浮色发花问题，提升最终产品的颜色表现力。

注：高色素炭黑比表面积最大，需要更多分散剂分子才能完全包覆其表面，因此添加比例最高。具体用量需根据具体配方和工艺通过梯度实验确定。

4.4 涂易乐DS-255与DS-258——高效研磨与通用分散剂

DS-255和DS-258是涂易乐分散剂系列中的两款经典产品，均以聚苯乙烯-马来酸酐聚合物的胺烷羟基加成物溶液为化学成分，不挥发份40%，外观为琥珀色半透明液体。两者在炭黑分散中均表现良好，但在定位上各有侧重：

• DS-255侧重高效研磨与热储稳定性，尤其适用于制备高浓度色浆。对钛白粉、炭黑、酞菁蓝、酞菁绿及有机红等多种颜料均展现优异性能。推荐搭配润湿剂LFS-1907 + 消泡剂Foamic 021。 • DS-258侧重通用性，一款产品可覆盖钛白粉、炭黑、铁系颜料及多种有机颜料的分散需求，简化采购与库存管理，降低综合成本。推荐搭配润湿剂FS-204E + 消泡剂Foamic 024。

炭黑色浆建议用量（分散剂固体份占颜料量百分比）：两者均为20%-50%。

五、炭黑分散助剂协同使用方案

炭黑分散的成功不仅取决于单款助剂的选择，更取决于润湿剂、分散剂和消泡剂的科学搭配与正确添加顺序。涂易乐基于多年实践经验，为不同应用场景提供以下协同使用方案：

5.1 方案一：高浓缩炭黑色浆制备（推荐组合）

适用场景：水性工业涂料、油墨体系中高浓度炭黑色浆的制备，追求高着色力和储存稳定性。

5.2 方案二：无树脂炭黑色浆制备

适用场景：通用调色色浆制备，色浆不含树脂，需与多种基础漆配伍，追求色浆通用性和储存稳定性。

5.3 关键操作：正确的添加顺序

添加顺序是发挥助剂协同作用的关键。错误的添加顺序可能导致颜料先发生不可逆团聚，再加入分散剂也难以完全解聚，严重影响分散效率。涂易乐推荐的标准化添加顺序如下：

4. 先将分散剂加入水中，搅拌溶解完全，使分散剂分子在水相中充分预分散和活化。

5. 加入润湿剂（FS-204E、FS-600等），进一步降低水的表面张力，加速后续颜料的润湿。

6. 加入消泡剂（Foamic 021/024），在研磨前最后加入，避免过早加入被研磨剪切破坏。

7. 投入炭黑颜料粉体，开始研磨分散。此时分散剂能立即、均匀地吸附到每个颜料粒子表面，实现最佳的润湿和分离效果。

标准添加顺序口诀：分散剂 润湿剂 消泡剂 颜料

六、不同色素炭黑的助剂选择策略

炭黑按色素等级可分为低色素、中色素和高色素三大类，其比表面积和分散难度差异巨大。以下为不同色素炭黑的助剂选择策略：

6.1 低色素炭黑（如灯黑）

低色素炭黑粒径较大，比表面积相对较小，分散难度相对较低。推荐使用DS-258或DS-2026（添加量20-30%），搭配FS-204系列润湿剂和Foamic 024消泡剂。对于有树脂体系中的直接研磨，DS-255也是不错的选择。

6.2 中色素炭黑（如MA100等）

中色素炭黑是应用最广泛的炭黑类型，分散难度中等。推荐使用DS-260或DS-298（添加量20-50%），搭配FS-204E或FS-600润湿剂和Foamic 021消泡剂。对于无树脂色浆制备，DS-2026（添加量30-50%）也是理想选择。注意区分酸性炭黑与碱性炭黑，酸性炭黑推荐搭配DS-260/DS-298，碱性炭黑同样适用。

6.3 高色素炭黑（如高黑度炉黑）

高色素炭黑粒径最小，比表面积最大，是公认最难分散的颜料之一。推荐首选DS-2026（添加量50-200%），该产品专为各类色素炭黑优化，对高色素炭黑具有出色的分散效果。搭配Superwet 300系列超级润湿剂和Foamic 021消泡剂。对于极端难分散的高色素炭黑，也可考虑DS-260或DS-298在高添加量下使用。

七、常见问题与实用建议

7.1 炭黑色浆储存后出现轻微沉降是否正常？

对于高浓度炭黑色浆，静置后出现轻微、松软的沉降是正常物理现象，并非分散失效的表现。只需在使用前通过机械搅拌即可轻易重新分散均匀。涂易乐分散剂的核心作用是防止颜料形成坚硬的、无法再分散的硬底。若沉降松散易搅起，则表明分散剂的稳定作用良好。若对开罐效果有更高要求，可在配方中适量添加防沉助剂。

7.2 如何确定分散剂的最佳添加量？

最佳添加量取决于炭黑的具体品种、目标颜料浓度以及所需的色浆性能。建议从推荐用量范围的中间值开始进行梯度实验，通过检测研磨后的细度、粘度、着色力以及储存后的稳定性来确定最佳经济用量。用量不足可能导致分散不充分，过量则可能影响漆膜性能和成本效益。

7.3 分散剂能否与其它助剂协同使用？

可以，并且强烈推荐协同使用。为了达到最佳效果，应搭配涂易乐润湿剂（FS-204E、FS-600等）以加速颜料润湿；同时添加涂易乐消泡剂（Foamic 021/024）以消除研磨过程中产生的泡沫。在炭黑等体系中，有时还可添加中和剂（如AMP-95）调节体系pH值，增强分散稳定性。关键在于遵循正确的添加顺序：分散剂 润湿剂 消泡剂 颜料。

7.4 为何强调“必须先于粉体加入水中”？

这一操作顺序至关重要，目的是确保分散剂分子在水相中充分均匀分布。当颜料加入时，分散剂能立即、均匀地吸附到每个颜料粒子表面，实现最佳的润湿和分散效果。如果顺序颠倒（先加颜料后加分散剂），颜料颗粒可能已发生不可逆的团聚，再加入分散剂则难以完全打开这些团聚体，从而影响最终分散效率和色浆稳定性。

八、联系我们与资料获取

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