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關(guān)鍵詞: 顏料分散知識(shí)

顏料和填料的分散與穩(wěn)定基礎(chǔ)知識(shí)

作者: 精顏化工    日期: 2024-05-06    點(diǎn)擊量:     文字大小:      

在油漆、涂料和墨水的生產(chǎn)過程中,固體顆粒(顏料和填料)在液體中的分散和穩(wěn)定是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過程。整個(gè)過程由三個(gè)步驟組成(濕潤、分離和穩(wěn)定),從由固體顆粒團(tuán)聚體組成的干燥粉末狀材料開始。


顏料和填料的分散過程

當(dāng)粉狀固體與液體接觸時(shí),顆粒會(huì)發(fā)生潤濕,通過施加機(jī)械力將固體顆粒彼此分離,分離出的顆粒必須穩(wěn)定以防止絮凝。


接下來,將分別討論分散過程的三個(gè)步驟,它們大多同時(shí)發(fā)生。


1. 濕潤

在濕潤過程中,存在于顆粒表面和聚集體內(nèi)部的空氣被用于分散過程中使用的液體取代。


描述潤濕過程的圖表
濕潤:固體-氣體界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w-液體界面

潤濕的先決條件是,與固體顆粒的表面能相比,液體的表面張力足夠低。潤濕劑是在顆粒表面能過低的情況下用于促進(jìn)潤濕的添加劑,潤濕劑的功能是降低液體的表面張力。使用潤濕劑會(huì)引起泡沫、涂層間附著力不足、水敏感性增加和薄膜硬度降低等問題。


在許多情況下,分散過程中不需要濕潤劑。此外,使用濕潤劑通常會(huì)延緩濕潤過程而不是改善它。當(dāng)液體的粘度較低時(shí),濕潤和系統(tǒng)中的空氣釋放速度會(huì)更快。濕潤的重要性經(jīng)常被低估,因此會(huì)在分散和穩(wěn)定過程的后續(xù)步驟中出現(xiàn)問題。


2. 分離

團(tuán)聚體 - 粘合在一起的固體顆粒 - 在分離步驟中被分裂。由于固體顆粒之間具有很強(qiáng)的吸引力,因此分離它們需要由合適的設(shè)備提供的大量機(jī)械能。將團(tuán)聚體分成較小的片段有兩種原則:剪切和沖擊。


描述潤濕過程的圖表

通過剪切力工作的圓盤分散器,通常稱為分散器。邊緣有齒的圓盤在高粘度的液體研磨基料中高速旋轉(zhuǎn),從而將顆粒剪切開。


在珠磨機(jī)(通常稱為珍珠磨機(jī))中,沖擊原理(結(jié)合碾碎)用于分裂團(tuán)聚體。珠子(珍珠)相互碰撞,珠子之間的團(tuán)聚體被錘擊并碾碎成小塊。


研磨機(jī)圖片
珠磨機(jī)和珠子的磨室

帶有轉(zhuǎn)子葉片的軸在部分充滿珠子的研磨室中旋轉(zhuǎn)。珠磨機(jī)的輸入是使用例如圓盤分散器進(jìn)行的預(yù)分散。珠磨機(jī)的輸出是具有所需粒度分布的固體顆粒在液體中的分散體。


3. 穩(wěn)定

已分離的顆粒必須穩(wěn)定以防止絮凝,即在液體中固體顆粒的自發(fā)黏合。


固體顆粒通過一種稱為分散劑的聚合物添加劑來穩(wěn)定,以防止絮凝。分散劑分子必須強(qiáng)烈吸附在顆粒表面。這種吸附現(xiàn)象通常被稱為錨定,具有對(duì)顆粒表面具有強(qiáng)親和力的基團(tuán)稱為錨定基團(tuán)。


分散劑作用圖解

分散劑的功能是提供膠體穩(wěn)定性。從膠體的角度來看,當(dāng)分離的顆粒因顆粒相互排斥而無法絮凝時(shí),據(jù)說分散體是穩(wěn)定的。


防止絮凝的兩種穩(wěn)定原則如下:

首先,所有粒子都可以具有相同的靜電荷,從而使它們相互排斥。這種所謂的靜電穩(wěn)定性至關(guān)重要,它取決于關(guān)鍵的系統(tǒng)特性,如pH值和存在的電解質(zhì)量。在水性涂料和油墨中,主要使用陰離子穩(wěn)定劑,這意味著所有顆粒都帶負(fù)電荷。


其次,顆粒可以覆蓋一層聚合物尾部,這些尾部溶解在顆粒周圍的液體中,從而提供空間穩(wěn)定性。事實(shí)證明,空間穩(wěn)定是溶劑型和水性體系中最安全的原理。

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