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        淺述分散劑對砂磨機(jī)超細(xì)研磨效果的影響

        淺述分散劑對砂磨機(jī)超細(xì)研磨效果的影響
        叁星飛榮  2018-07-26  |  閱讀:3603

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        由于如何選擇適宜分散劑會直接影響到砂磨機(jī)超細(xì)研磨效果,因此,一直備受大家關(guān)注。

        一、研磨過程中的團(tuán)聚現(xiàn)象

        在砂磨機(jī)中,物料顆粒的粉碎首先主要是依靠高速運(yùn)動的磨珠間的碰撞、擠壓、剪切實(shí)現(xiàn)物料顆粒的粒度變小,比表面積增大。在粒度逐漸細(xì)化的過程中,顆粒在范德華力、雙電層靜電作用等作用會重新團(tuán)聚。因此,可以認(rèn)為顆粒超細(xì)粉碎到一定程度后,伴隨著一系列顆粒微觀上理化特性的質(zhì)變,就會出現(xiàn)一個“粉碎?團(tuán)聚”的可逆過程。當(dāng)這正反兩個過程的速度相等時,便達(dá)到了粉碎過程中的動態(tài)平衡,則顆粒尺寸達(dá)到極限值。此時,進(jìn)一步延長粉碎時間是徒勞的。因?yàn)檫@時的機(jī)械力已不足以解聚團(tuán)聚體使顆粒進(jìn)一步破碎,只能用于維持粉碎平衡,并有可能造成更多小顆粒團(tuán)聚體,于是,所謂的“逆研磨”、“返粗”現(xiàn)象就會出現(xiàn)。從某種程度上說,分散劑的恰當(dāng)選擇是解決“逆研磨”、“返粗”現(xiàn)象唯一的行之有效的途徑。分散劑可以影響顆粒之間的范德華力、雙電層靜電力、溶劑化膜和吸附層的空間斥力諸作用。

        二、分散劑種類

        應(yīng)用于超細(xì)濕法研磨的分散劑有三大類,即無機(jī)類、有機(jī)類、有機(jī)聚合物類。

        (1)無機(jī)類。常用的有聚磷酸鹽和硅酸鹽(如六偏磷酸鈉),廣泛應(yīng)用于水性涂料,較小濃度即可分散多種無機(jī)顏料。但是,有資料表明聚磷酸鹽有促進(jìn)霉變、起霜、后增稠、返粗等缺陷。

        (2)有機(jī)類(聚合電解質(zhì))。聚合電解質(zhì)是一個大分子,部分或全部由具有可電離基團(tuán)的單體構(gòu)成。該類分散劑多用于水性體系,對無機(jī)顏料的潤濕分散作用效果較好。

        (3)有機(jī)聚合物類。a.天然高分子類:最具代表性的是卵磷脂,適用于溶劑型體系,對無機(jī)顏料和有機(jī)顏料的潤濕和分散均有效。b:合成高分子類:一般是長鏈聚酷的酸和多氨基鹽、聚丙烯酸衍生物、聚醚衍生物等。

             目前市場上普遍采用的是有機(jī)聚合物類分散劑,聚合物類分散劑的特點(diǎn)是:

        (1)無機(jī)分散劑會對電導(dǎo)率、介電常數(shù)帶來不良影響,在某些領(lǐng)域內(nèi)使用受到限制,而聚合物分散劑則不受其限; 

        (2)在生產(chǎn)時具有可控的相對分子質(zhì)量,而較高的相對分子質(zhì)量有一定的分散穩(wěn)定性; 

        (3)分散能力強(qiáng),穩(wěn)定效果好,對分散體系中的離子、pH值、溫度等因素敏感程度?。?/p>

        (4)可顯著降低分散體系的黏度,改善分散體系的流變性,能節(jié)省機(jī)械操作時所需的能源。

            聚合物類的分散劑種類繁多,即使同一種聚合物分散劑,不同廠家生產(chǎn)出的分散劑由于分子量不一樣,產(chǎn)品指標(biāo)不一定,分散效果也千差萬別,這為分散劑的選擇增加了很大的難度,因此需要大量的研磨實(shí)驗(yàn)才能最終確定。


        三、分散劑的作用機(jī)理:

            使用分散劑可以穩(wěn)定分散顆粒體系,防止黏性介質(zhì)的顆粒團(tuán)聚??赏ㄟ^三種可能的途徑:

        (1)通過靜電排斥作用(DLVO理論,Deryagin-Landau-Verwey-Overbeek);

        (2)通過空間位阻作用(HVO理論,Hesselink-Vrij-Overbeek);

        (3)通過靜電排斥和空間位阻的綜合作用。

        其過程如下:

        (1)吸附于固體顆粒的表面,降低液-液或固-液之間的界面張力,使凝聚的固體顆粒表面易于濕潤。

        (2)在固體顆粒的表面形成吸附層,固體顆粒表面的電荷增加,提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力。

        (3)使固體粒子表面形成雙分子層結(jié)構(gòu),外層分散劑極性端與水有較強(qiáng)親合力,形成空間位阻效應(yīng)。

        (4)使體系均勻,懸浮性能增加,不沉淀。

            一種適宜的分散劑應(yīng)滿足以下要求:

        (1)分散性能好,防止粒子之間相互聚集;

        (2)與填料有適當(dāng)?shù)南嗳菪?;熱穩(wěn)定性良好;

        (3)成型加工時的流動性好; 

        (4)分散劑分子吸附顆粒為物理吸附,而不影響產(chǎn)品的性能; 

        (5)無毒、價廉。


        四、 選用分散劑應(yīng)考慮的因素

        (1)溶劑體系。按介質(zhì)不同劃分為水性、溶劑型、粉末等幾大體系。一般情況下,所用的分散劑是不通用的。首先應(yīng)了解該助劑是用于水性的或是溶劑型,以與使用者的要求相吻合。如果用錯,不僅起不到潤濕分散效果,還會造成意想不到的結(jié)果。

        (2)物料性質(zhì)。不同物料其電荷性質(zhì)不同,首先要分清是無機(jī)物還是有機(jī)物。產(chǎn)品應(yīng)細(xì)化到某一物料使用某一助劑達(dá)到最佳效果的地步,但在實(shí)際生產(chǎn)過程中,并不一定能達(dá)到最佳效果。大多數(shù)分散劑還只是通用,這就需要使用者逐漸試驗(yàn)進(jìn)行選擇。

        (3)體系相容性。在一個漿料體系中,所使用的助劑除了分散劑,可能還有流平劑、消泡劑等,其相容性就尤為重要。有些分散劑的乳化性能較強(qiáng),很可能會使消泡劑乳化而喪失消泡能力。應(yīng)注意相容性,有利于配方均衡,使產(chǎn)品綜合性能得以兼顧。

        (4)不影響產(chǎn)品的性能。例如:無機(jī)分散劑的構(gòu)成離子對陶瓷的電導(dǎo)率、介電常數(shù)等有不良影響,所以無機(jī)電解質(zhì)類分散劑不能用于精細(xì)陶瓷原料的制備。選擇分散劑,一定是在不影響產(chǎn)品性能的前提下進(jìn)行。

        (5)良好的性價比。在低價的產(chǎn)品中使用高質(zhì)高價的助劑,造成成本的大幅度上升,是很不經(jīng)濟(jì)。選用何種分散劑,還要與產(chǎn)品的檔次相一致,以求合適的價格與性能。


        五、選擇分散劑的方法

        (1)在選擇分散劑時,可采用以下兩種方法進(jìn)行:

        ① 用重力沉降法對分散劑效率進(jìn)行初步篩選。相對沉降速率越小,上層清液濁度越大,最終沉降體積越小,說明分散效率越好。

        ② 測定漿料的粘度。加入分散劑引起粘度大幅度下降是分散劑的實(shí)際指標(biāo)。使用該法可選擇最佳的分散劑及其用量。并非分散劑用量越大,粘度會越低。由于粘度的逆增長或平穩(wěn)效應(yīng)在分散劑濃度低時也常常表現(xiàn)出來,分散劑過量不僅會造成浪費(fèi),也會帶來其它負(fù)作用。

        (2)針對不同物料選出最佳分散劑及其用量,為得到最佳的研磨配方和操作工藝,可根據(jù)以下思路進(jìn)行研磨實(shí)驗(yàn)。一般地,時間越短、細(xì)度越細(xì)的助劑、效果越好。

        ① 采用同樣的研磨配方和工藝,選用同樣用量、但品種不同的助劑,測定同樣研磨時間的細(xì)度或達(dá)到同樣細(xì)度時的研磨時間。

        ② 采用同樣的研磨配方和工藝,選用同樣助劑的不同用量、測定同樣研磨時間的細(xì)度或達(dá)到同樣細(xì)度的研磨時間。

        ③ 采用同樣的助劑和用量,改變研磨配方和投料次序,測定同樣研磨時間的細(xì)度或達(dá)到同樣細(xì)度的研磨時間。


        六、分散劑分散效果的評定方法

        選用分散劑后所達(dá)到的研磨效果如何,可采用以下方法進(jìn)行評定:

        (1)用粒度測試方法測定細(xì)度;

        (2)利用電子顯微鏡可觀察濕顆粒的粒徑分布和聚集狀態(tài),是否有絮凝、析出等現(xiàn)象;

        (3)測定分散色漿的著色力和色相可以確定顏料分散得好壞。一般認(rèn)為紅色帶黃相、黃色帶綠相、綠色帶藍(lán)相、藍(lán)色帶紅相時,顏料分散效果較好;

        (4)測定漿料的貯存穩(wěn)定性。如果分散效果不好,貯存后顆粒會形成絮凝,粘度增加。表明分散不完全,體系穩(wěn)定性差。


          綜上所述,超細(xì)研磨過程中分散劑的選擇是一項(xiàng)復(fù)雜而且難度大的工程,必須綜合考慮方方面面的因素,只有在保證分散劑對產(chǎn)品性能及體系無任何影響的情況下,選擇合適的分散劑及其用量,減少超細(xì)研磨漿料中顆粒之間軟團(tuán)聚體,使顆粒在體系中分散穩(wěn)定,提高超細(xì)研磨效果。



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