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浅述分散剂对砂磨机超细研磨效果的影响

来源:www.longxinglobal.com 发表时间:2018-03-09

由于如何选择适宜分散剂会直接影响到砂磨机超细研磨效果,因此,一直备受大家关注。



一、研磨过程中的团聚现象
在砂磨机中,物料颗粒的粉碎首先主要是依靠高速运动的磨珠间的碰撞、挤压、剪切实现物料颗粒的粒度变小,比表面积增大。在粒度逐渐细化的过程中,颗粒在范德华力、双电层静电作用等影响下会重新团聚。因此,可以认为颗粒超细粉碎到一定程度后,伴随着一系列颗粒微观上理化特性的质变,就会出现一个“粉碎?团聚”的可逆过程。当这正反两个过程的速度相等时,便达到了粉碎过程中的动态平衡,则颗粒尺寸达到极限值。此时,进一步延长粉碎时间是徒劳的。因为这时的机械力已不足以解聚团聚体使颗粒进一步破碎,只能用于维持粉碎平衡,并有可能造成更多小颗粒团聚体,于是,所谓的“逆研磨”、“返粗”现象就会出现。从某种程度上说,分散剂的恰当选择是解决“逆研磨”、“返粗”现象唯一的行之有效的途径。分散剂可以影响颗粒之间的范德华力、双电层静电力、溶剂化膜和吸附层的空间斥力诸作用。


二、分散剂种类
应用于超细湿法研磨的分散剂有三大类,即无机类、有机类、有机聚合物类。
(1)无机类。常用的有聚磷酸盐和硅酸盐(如六偏磷酸钠),广泛应用于水性涂料,较小浓度即可分散多种无机颜料。但是,有资料表明聚磷酸盐有促进霉变、起霜、后增稠、返粗等缺陷。
(2)有机类(聚合电解质)。聚合电解质是一个大分子,部分或全部由具有可电离基团的单体构成。该类分散剂多用于水性体系,对无机颜料的润湿分散作用效果较好。
(3)有机聚合物类。a.天然高分子类:最具代表性的是卵磷脂,适用于溶剂型体系,对无机颜料和有机颜料的润湿和分散均有效。b:合成高分子类:一般是长链聚酷的酸和多氨基盐、聚丙烯酸衍生物、聚醚衍生物等。
   目前市场上普遍采用的是有机聚合物类分散剂,聚合物类分散剂的特点是:
(1)无机分散剂会对电导率、介电常数带来不良影响,在某些领域内使用受到限制,而聚合物分散剂则不受其限;
(2)在生产时具有可控的相对分子质量,而较高的相对分子质量有一定的分散稳定性;
(3)分散能力强,稳定效果好,对分散体系中的离子、pH值、温度等因素敏感程度小;
(4)可显著降低分散体系的黏度,改善分散体系的流变性,能节省机械操作时所需的能源。
    聚合物类的分散剂种类繁多,即使同一种聚合物分散剂,不同厂家生产出的分散剂由于分子量不一样,产品指标不一定,分散效果也千差万别,这为分散剂的选择增加了很大的难度,因此需要大量的研磨实验才能最终确定。




三、分散剂的作用机理:
    使用分散剂可以稳定分散颗粒体系,防止黏性介质的颗粒团聚。可通过三种可能的途径:
(1)通过静电排斥作用(DLVO理论,Deryagin-Landau-Verwey-Overbeek);
(2)通过空间位阻作用(HVO理论,Hesselink-Vrij-Overbeek);
(3)通过静电排斥和空间位阻的综合作用。
其过程如下:
(1)吸附于固体颗粒的表面,降低液-液或固-液之间的界面张力,使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。
(2)在固体颗粒的表面形成吸附层,固体颗粒表面的电荷增加,提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。
(3)使固体粒子表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强亲合力,形成空间位阻效应。
(4)使体系均匀,悬浮性能增加,不沉淀。
    一种适宜的分散剂应满足以下要求:
(1)分散性能好,防止粒子之间相互聚集;
(2)与填料有适当的相容性;热稳定性良好;
(3)成型加工时的流动性好;
(4)分散剂分子吸附颗粒为物理吸附,而不影响产品的性能;
(5)无毒、价廉。




四、 选用分散剂应考虑的因素
(1)溶剂体系。按介质不同划分为水性、溶剂型、粉末等几大体系。一般情况下,所用的分散剂是不通用的。首先应了解该助剂是用于水性的或是溶剂型,以与使用者的要求相吻合。如果用错,不仅起不到润湿分散效果,还会造成意想不到的结果。
(2)物料性质。不同物料其电荷性质不同,首先要分清是无机物还是有机物。产品应细化到某一物料使用某一助剂达到最佳效果的地步,但在实际生产过程中,并不一定能达到最佳效果。大多数分散剂还只是通用,这就需要使用者逐渐试验进行选择。
(3)体系相容性。在一个浆料体系中,所使用的助剂除了分散剂,可能还有流平剂、消泡剂等,其相容性就尤为重要。有些分散剂的乳化性能较强,很可能会使消泡剂乳化而丧失消泡能力。应注意相容性,有利于配方均衡,使产品综合性能得以兼顾。
(4)不影响产品的性能。例如:无机分散剂的构成离子对陶瓷的电导率、介电常数等有不良影响,所以无机电解质类分散剂不能用于精细陶瓷原料的制备。选择分散剂,一定是在不影响产品性能的前提下进行。
(5)良好的性价比。在低价的产品中使用高质高价的助剂,造成成本的大幅度上升,是很不经济。选用何种分散剂,还要与产品的档次相一致,以求合适的价格与性能。




五、选择分散剂的方法
(1)在选择分散剂时,可采用以下两种方法进行:
① 用重力沉降法对分散剂效率进行初步筛选。相对沉降速率越小,上层清液浊度越大,最终沉降体积越小,说明分散效率越好。
② 测定浆料的粘度。加入分散剂引起粘度大幅度下降是分散剂的实际指标。使用该法可选择最佳的分散剂及其用量。并非分散剂用量越大,粘度会越低。由于粘度的逆增长或平稳效应在分散剂浓度低时也常常表现出来,分散剂过量不仅会造成浪费,也会带来其它负作用。
(2)针对不同物料选出最佳分散剂及其用量,为得到最佳的研磨配方和操作工艺,可根据以下思路进行研磨实验。一般地,时间越短、细度越细的助剂、效果越好。
① 采用同样的研磨配方和工艺,选用同样用量、但品种不同的助剂,测定同样研磨时间的细度或达到同样细度时的研磨时间。
② 采用同样的研磨配方和工艺,选用同样助剂的不同用量、测定同样研磨时间的细度或达到同样细度的研磨时间。
③ 采用同样的助剂和用量,改变研磨配方和投料次序,测定同样研磨时间的细度或达到同样细度的研磨时间。




六、分散剂分散效果的评定方法
选用分散剂后所达到的研磨效果如何,可采用以下方法进行评定:
(1)用粒度测试方法测定细度;
(2)利用电子显微镜可观察湿颗粒的粒径分布和聚集状态,是否有絮凝、析出等现象;
(3)测定分散色浆的着色力和色相可以确定颜料分散得好坏。一般认为红色带黄相、黄色带绿相、绿色带蓝相、蓝色带红相时,颜料分散效果较好;
(4)测定浆料的贮存稳定性。如果分散效果不好,贮存后颗粒会形成絮凝,粘度增加。表明分散不完全,体系稳定性差。


综上所述,超细研磨过程中分散剂的选择是一项复杂而且难度大的工程,必须综合考虑方方面面的因素,只有在保证分散剂对产品性能及体系无任何影响的情况下,选择合适的分散剂及其用量,减少超细研磨浆料中颗粒之间软团聚体,使颗粒在体系中分散稳定,提高超细研磨效果。

  

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