乙二醇基炭黑色浆的制备及其性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.220181

摘要/Abstract

摘要：

通过超细分散法制备了乙二醇基炭黑色浆，采用单因素变量法阐明分散剂与炭黑质量比、研磨时间和研磨转速对炭黑粒径的影响规律，通过正交实验优化炭黑分散工艺来制备乙二醇基炭黑色浆，并对炭黑在乙二醇溶液中的形貌结构及其分散状态进行了观察。结果表明，分散剂与炭黑质量比为1∶10、研磨时间为180 min、研磨转速为3500 r/min时，炭黑的分散效果最好，平均粒径为170.89 nm，并且在乙二醇溶液中的离心稳定性在90%以上，耐热稳定性在90%以上，具有良好的储存稳定性。

关键词: 分散剂, 纳米炭黑, 乙二醇基, 正交优化

Abstract:

Ethylene glycol-based carbon black slurry is prepared by ultra-fine dispersion method， and the influence of mass ratio of dispersant to carbon black， grinding time and rotation speed on carbon black particle size is clarified by single-factor variable method. Ethylene glycol-based carbon black slurry is prepared by orthogonal experiment optimization of carbon black dispersion process， and the morphological structure and dispersion status of carbon black in ethylene glycol solution are observed. The results show that when the mass ratio of dispersant to carbon black is 1∶10， the grinding time is 180 min and the rotational speed is 3500 r/min， the dispersion effect of carbon black is the best， and the average particle size is 170.89 nm. The centrifugal stability in ethylene glycol solution is more than 90%， the heat resistance stability is more than 90%， and it has excellent storage stability.

Key words: Dispersant, Nano carbon black, Glycol-based, Orthogonal optimization

中图分类号:

O648

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图/表 10

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Factor	Mass ratio of dispersant and CB	Milling time/min	Milling speed/（r·min^-1）	Size/nm
Experiment 1	1∶10	150	2 500	182.53
Experiment 2	1.5∶10	180	3 000	181.63
Experiment 3	2∶10	210	3 500	176.53
Experiment 4	1∶10	180	3 500	174.43
Experiment 5	1.5∶10	210	2 500	177.90
Experiment 6	2∶10	150	3 000	181.07
Experiment 7	1∶10	210	3 000	175.90
Experiment 8	1.5∶10	150	3 500	173.17
Experiment 9	2∶10	180	2 500	176.47
Average value 1	177.620	178.923	178.967
Average value 2	177.567	177.510	179.533
Average value 3	178.023	176.777	174.710
Range	0.456	2.146	4.823

Factor	Mass ratio of dispersant and CB	Milling time/min	Milling speed/（r·min^-1）	Size/nm
Experiment 1	1∶10	150	2 500	182.53
Experiment 2	1.5∶10	180	3 000	181.63
Experiment 3	2∶10	210	3 500	176.53
Experiment 4	1∶10	180	3 500	174.43
Experiment 5	1.5∶10	210	2 500	177.90
Experiment 6	2∶10	150	3 000	181.07
Experiment 7	1∶10	210	3 000	175.90
Experiment 8	1.5∶10	150	3 500	173.17
Experiment 9	2∶10	180	2 500	176.47
Average value 1	177.620	178.923	178.967
Average value 2	177.567	177.510	179.533
Average value 3	178.023	176.777	174.710
Range	0.456	2.146	4.823

Origin	Class III sum of squares	Degree of freedom	Mean square	F value	P value
Modified model	253.785	8	31.723	5.080	0.002
Nodal increment	852 515.751	1	852 515.751	136 507.682	0.000
Dosage of dispersant	1.401	2	0.700	0.112	0.895
Milling time	21.423	2	10.711	1.715	0.208
Milling speed	120.850	2	60.425	9.675	0.001
Error	112.413	18	6.245
Total	852 881.950	27
Corrected total	366.199	26

Origin	Class III sum of squares	Degree of freedom	Mean square	F value	P value
Modified model	253.785	8	31.723	5.080	0.002
Nodal increment	852 515.751	1	852 515.751	136 507.682	0.000
Dosage of dispersant	1.401	2	0.700	0.112	0.895
Milling time	21.423	2	10.711	1.715	0.208
Milling speed	120.850	2	60.425	9.675	0.001
Error	112.413	18	6.245
Total	852 881.950	27
Corrected total	366.199	26

Mass ratio of dispersant and CB	Subset	Milling time/min	Subset	Milling speed/（r·min^-1）	Subset
Mass ratio of dispersant and CB	1	Milling time/min	1	Milling speed/（r·min^-1）	1	2
1∶10	177.62	150	178.90	2 500		178.97
1.5∶10	177.46	180	177.40	3 000		179.4
2∶10	178.00	210	176.78	3 500	174.71
Sig.	0.89	Sig.	0.197	Sig.	1.00	0.717