В чем заключается разница между углеродной сажей и пигментной углеродной сажей? Сегодня потребление углеродной сажи составляет около 6 800 000 тонн. Большая часть этого объема имеет применение в резине, отсюда и название: «черная резина». Только 550 000 тонн используется как пигментная сажа.

Эта группа пигментов изготавливается в соответствующих пигменту производственных условиях. В отличие от производства сажевой резины основу исходного сырья в данном случае составляют особые углеводороды с низким содержанием серы.
Размер частиц пигментной сажи является главным параметром для коррекции оттенков черного цвета в различных применениях. Таким образом, это нужно учитывать в качестве производственного параметра, наряду с морфологией, называемой структурой, выраженной абсорбцией, и химией поверхности, выраженной значением водородного показателя рН и/или содержанием летучих веществ.
Как указывалось выше, размер частиц пигментной сажи определяет цветовые характеристики. Согласно правилу, чем меньше размер частицы – тем темнее цвет. Это правило распространяется на любые виды применений и все покрытия. В области поверхностей и струйной печати встречаются продукты от 11 нм до стандартного окрашивающего пигмента сажи 100 нм, что близко к титандиоксиду.

Для эффективного диспергирования и стабилизации, особенно пигментной сажи с тонкими частицами, требуется применение дополнительной обработки поверхности для черного пигмента. Это делается в процессе последующей обработки на основе оксидации для увеличения содержания функциональных групп, в основном групп -COOH. Оксидированная пигментная сажа широко применяется многими производителями пигментной сажи: по сравнению с основными пигментами содержание летучих веществ при этом выше, а значение рН – ниже. Чем дольше продолжительность производства таких пигментов, тем выше их цена при улучшенных эксплуатационных свойствах.
Покрытия на водной основе в наименьшей степени оказывают вредное воздействие на окружающую среду. В частности, производители автомобильной и ремонтной краски сталкиваются с проблемой производства соответствующих оттенков в покрытиях, основанных на таких связующих веществах, как PE/CAB, 2C-Acrylics, соединения нитроцеллюлозы, термопластические акрилы, особые РЕ, акрилы на водной основе, полиуретановые системы. Достигнуть равномерной насыщенности черным цветом во всех указанных выше красках не просто. Для грунтовочных покрытий на водной основе требуются пигментные сажи с тонкими частицами, по возможности, те, которые используются в покрытиях, содержащих растворитель, или аналогичные им.
Пигмент можно диспергировать в некоторых типах резины, содержащей растворитель, с небольшим количеством увлажняющих агентов. Однако, в покрытиях на водной основе важно применять большие пропорции особых увлажняющих агентов. Также важно понимать, что пигментная сажа бывает различной. Как указывалось выше, на поверхности оксидированной частицы пигментной сажи существует вовышенная плотность химических групп, а также повышенная величина pH. Таким частицам пигмента для нейтрализации и адаптации значения рН до приблизительно 8 требуется повышенное количество аминов. Для покрытий на водной основе в качестве экономической альтернативы может использоваться неоксидированные пигментные сажи.
Важным фактором успешного результата с точки зрения цвета и стабилизации является тип увлажняющего агента и его количество. Существует целый ряд эффективных увлажняющих агентов. В отношении количества рекомендуется 75 – 100% активного увлажняющего агента для пигментной сажи с тонкими частицами. Пигменты с более крупными частицами требуют меньшего количества.
Концентрация пигментной сажи в пигментной пасте также зависит от размера частиц сажи. В этом случае возможно содержание от 15 до 20%. Для отделочной краски применяется концентрация от 5 до 10% в расчете на твердые частицы смолы в зависимости от толщины слоя пленки.
Как упоминалось выше, для промышленных видов применения использование пигментной сажи с тонкими частицами не является обязательным. Для выполнения заказов потребителей краски достаточно размера частиц около 25 нм. Диспергирование, стабилизация и стоимость в таком случае являются более подходящими по сравнению с пигментной сажей с тонкими частицами.
Практичность порошковых покрытий значительно повышается при использовании пигментной сажи. Это происходит благодаря тому, что в экструдерах дисперсионная энергия значительно выше, чем в другом дисперсионном оборудовании, и при полном диспергировании возможности для повторной агломерации или флокуляции не остается. Правило соотношения размера частиц и оттенка черного цвета относится также и к порошковым покрытиям.
Различие между пигментами, прошедшими и не прошедшими окончательную обработку, невелико. Как правило, различие в насыщенности черного цвета неразличима, меняться могут только полутона. Оксидированная пигментная сажа с тонкими частицами (13 нм) дает синеватый оттенок, который создает впечатление более насыщенного черного цвета. Для производства порошкового покрытия с высокой кроющей способностью и меньшим воздействием на разравнивание покрытия достаточно 1% пигментной сажи.
Для окраски наиболее удобны пигментные сажи с большим размером частиц, например, ламповая сажа, так как они обладают относительно низкой красящей способностью.
Можно ли использовать пигментную сажу в системах УФ-сушки? Произвести УФ покрытия насыщенного черного цвета при помощи пигментной сажи непросто. Основным препятствием является размер частиц. В профессиональной литературе можно найти составы пигментной сажи 25 нм, оксидированной и смешанной с высокоактивными ускоряющими веществами и некоторыми акриловыми смолами. На сегодняшний день это является пределом в отношении насыщенности черного цвета. Лучших результатов по цветности можно добиться с использованием анилиновой сажи. Обработанная пигментная сажа с крупными частицами прекрасно подходит для черных покрытий и печатных чернил с УФ-сушкой.

specialchem4coatings.com