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納米材料分散和高速分散機解決辦法

IKN 2024-04-03 | 閱讀：1165

納米材料分散和高速分散機解決辦法

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“納米”是一個長度的計量單位,，它的尺度是10億分之1米（10-9m),單位為nm。一般來說,，納米材料是指兩相顯微結(jié)構(gòu)中至少有一相的一維尺度達到納米級,。納米粒子粒徑很小，表面能很大,，極易團聚此,，所以如何制取納米粒子本身就是一個非常復(fù)雜的技術(shù)問題，如何能夠使用納米材料均勻的穩(wěn)定的分散而不團聚是納料技術(shù)的核心工作，納米的定義也要在納米材料以能夠?qū)崿F(xiàn)的功能,，體現(xiàn)出納米效應(yīng)為主要依據(jù),。

納米材料可分為三大類：一是一維納米粒子；二是二維納米固體（包括薄膜和涂層,、管,、線）；三是三維納米體材（包括介孔材料）

工業(yè)化

納米氧化鋁,，納米氧化鋅,，納米氧化鈰，納米氧化鐵,，納米氧化鉍,，納米ATO合金等產(chǎn)品。納米金屬粉體,、碳納米管,、高純Al2O3、高純納米TiO2系列粉體,、超活性納米TiO2催化劑,、納米TiO2液體、納米TiO2銀抗菌劑,、納米高純ZrO2,、超細(xì)高純ZrO2、納米涂層材料,、納米載銀抗菌粉,、納米SiO2、納米ZnO,、光觸媒,、納米三防整理劑等系列粉體、液體,、制劑產(chǎn)品

納米金納米銀納米鐵納米鋁納米銅納米鈦納米鎳納米鈷納米錫

納米鉬納米黃金

分散的必要性

顆粒細(xì)化到納米級后,，其表面積累了大量的正、負(fù)電荷,，納米顆粒的形狀極不規(guī)則,，這樣造成了電荷的聚集。納米顆粒表面原子比例隨著納米粒徑的降低而迅速增加,，當(dāng)降至1nm時,，表面原子比例高達90%，原子幾乎全部集中到顆粒表面,，處于高度活化狀態(tài),，導(dǎo)致表面原子配位數(shù)不足和高表面能,。納米顆粒具有很高的化學(xué)活性，表現(xiàn)出強烈的表面效應(yīng),，很容易發(fā)生聚集而達到穩(wěn)定狀態(tài),，從而團聚發(fā)生眾所周知納米氧化物極易產(chǎn)生自身的團聚，使得應(yīng)有的性能難以充分發(fā)揮,。此外,，納米氧化物的諸多奇異性能能否得到充分發(fā)揮，還取決于大限度降低粉體與介質(zhì)間的表面張力,。因此,，納米氧化物粉體均勻分散，充分打開其團聚體,，才能發(fā)揮其應(yīng)有的奇異性能,。

目前,，國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量較好的企業(yè)使用的分散方式主要采取一步法的高速剪切分散，能基本滿足用戶的需要,。由于我們行業(yè)的特點，有相當(dāng)多的中小企業(yè)分散設(shè)備十分落后,，分散時根本形成不了剪切力,，只是一種攪拌，氣相二氧化硅在樹脂中根本形成不了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),，從而無法發(fā)揮材料的性能,。造成這種情況的主要原因① 尚未對分散的作用有正確的認(rèn)識．許多生產(chǎn)商并未意識到分散的重要性；② 不知道對終產(chǎn)品的品質(zhì)如何評價,，

分散方式涂料中粉體（含納米材料）的分散主要是靠剪切力的作用,。納米材料在涂料體系中的分散，一般是采用下述分散方法來達到分散效果,。研磨分散：利用三輥機或多輥機的輥與輥速度的不同,，將研磨料投入加料輥（后輥）和中輥之間的加料溝，二輥以不同速度內(nèi)向旋轉(zhuǎn),，部分研磨料進入加料縫并受到強大的剪切作用,，通過加料縫，研磨料被分為兩部分,，一部分附加在加料輥上回到加料溝,，另一部分由中輥帶到中輥和前輥之間的刮漆縫，在此又一次受到更強大的剪切力作用,。經(jīng)過刮漆縫,，研磨料又分成兩部分,，一部分由前輥帶到刮刀處，落入刮漆盤,，另一部分再回到加料溝,，如此經(jīng)幾次循環(huán)，可達到分散的目的,。但用三輥機或多輥機進行處理效率低,，能耗高，滿足不了大生產(chǎn)的需求,。

◆ 球磨分散: 通過球磨機中磨球之間及磨球與缸體間相互滾撞作用,，使接觸鋼球的粉體粒子被撞碎或磨碎，同時使混合物在球的空隙內(nèi)受到高度湍動混合作用而被均勻地分散,。

◆ 砂磨分散: 砂磨是球磨的外延。只不過研磨介質(zhì)是用微細(xì)的珠或砂,。砂磨機可連續(xù)進料，納米粉體的預(yù)混合漿通過圓筒時,，在筒中受到激烈攪拌的砂粒所給予的猛烈的撞擊和剪切作用,，使得納米氧化物能很好地分散在涂料中，分散后的漿離開砂粒研磨區(qū)通過出口篩,，溢流排出,，出口篩可擋住砂粒，并使其回到筒中,。通過球磨機和砂磨機分散能取得較好的分散效果及物料細(xì)度,，但球磨機和砂磨機同樣無法避免處理效率低，能耗高的缺點,。

◆ 高剪切分散機: 高剪切分散機的核心部件是定子/轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高切線速度和高頻機械效應(yīng)帶來強勁的動能，使物料在定,、轉(zhuǎn)子狹窄的間隙中受到強烈的機械剪切,、液力剪切、離心擠壓,、液層磨擦,、撞擊撕裂和湍流等綜合作用，使不相溶的固相,、液相,、氣相在相應(yīng)成熟工藝的條件下，瞬間均勻精細(xì)地分散,，經(jīng)過高頻的循環(huán)往復(fù),，終得到穩(wěn)定的產(chǎn)品,。與三輥機、球磨機,、砂磨機相比,，高剪切分散機具有、能耗低等顯著優(yōu)點,，是分散工藝的,。

目前市場上大多數(shù)的分散機廠家生產(chǎn)出來的分散機轉(zhuǎn)速只能達到3000rpm左右，當(dāng)然我所說的都是指工業(yè)化的分散機,。對于實驗室小型分散機,，由于電機（220V），軸等因素轉(zhuǎn)速可達30000rpm左右,，但是這種實驗室分散機無法對應(yīng)放大到生產(chǎn)中,，所以在這里不做講訴。

3000轉(zhuǎn)乳化機的結(jié)構(gòu)大都都是直連電機,，分散機的主軸和電機直連，電機就決定了主軸的轉(zhuǎn)速,。而進口分散機采用分體式結(jié)構(gòu)，通過皮帶進行變速,，XX設(shè)備由于結(jié)構(gòu)的設(shè)計缺失,、機械密封技術(shù)的不足的原因，以及改進后成本大幅度的提高問題,，一直無法實現(xiàn)高速分散機的自主研發(fā)和生產(chǎn)。

主要有以下的幾個不同：

1 在線式分散乳化機的線速度更好，相比較而言,，剪切力越高,，分散乳化均質(zhì)的效果越好。

2 在線式的乳化頭的形式更是多樣化,，處理的范圍個更廣,，（物料的顆粒大?。?span style="font-family: "Times New Roman";">, 但是有一個缺點就是不能處理太大的物料，而批次有這個方面的優(yōu)點,，因為他們可以作為一個打碎機的作用來使用,。

對實驗室放大而言，如果在一噸以下而言的效果,，批次分散乳化機不一定能夠有相同的線速度和相同的剪切力,，這就可能造成在實驗室效果不錯，到了工業(yè)型就達不到效果,。因為工業(yè)型批次的分散乳化機他們的速度和設(shè)計結(jié)構(gòu)決定沒有那么高的剪切力,。而相對而言，管線式就沒有那么多的問題,，他們可以保持相同的線速度和剪切力,。（如在三噸的罐內(nèi)的批次分散乳化機，他們的軸大概有1-2米長,，那么在3000轉(zhuǎn)的情況下,，他們軸的運轉(zhuǎn)偏心可能更大,，可以達到1-2MM,。如果達到這么大的偏心,而為了正常運轉(zhuǎn),就要求轉(zhuǎn)子/丁子的間隙增大,那么他們的剪強力就變小,）

當(dāng)用我們的設(shè)備好處是什么？效果好（研磨效果,、均質(zhì)效果,、分散效果、乳化效果……）,，速度快,，。每一臺設(shè)備都具有多功能改裝,，根據(jù)不同的要求更換不同的模塊,。還有什么？,？,？那就是能耗低，據(jù)用過依肯的設(shè)備客戶反應(yīng),，就電費就能省下不少,。如何去選擇一臺合適的設(shè)備，一定會做一個明智的選擇,！

在線式高速分散機優(yōu)點

1 ERS2000系列作為一個用于混合分散工藝的設(shè)備,其具有連續(xù)式性操作,因此也被稱作連續(xù)式速混合乳化機,能夠更好滿足大批量連續(xù)化生產(chǎn)作業(yè)要求.與傳統(tǒng)的批次乳化機相比具有以下優(yōu)勢

1分散:批次乳化機在進行乳化前往往需要預(yù)攪拌,在其基礎(chǔ)上才能實現(xiàn)較好的分散乳化混合效果.因此所需要時間更多,產(chǎn)量更小.適用于不連續(xù)生產(chǎn)或者產(chǎn)量較小的生產(chǎn).而連續(xù)式乳化機可以直接進行投料,更短時間能夠?qū)崿F(xiàn)混合分散的顆粒經(jīng)的要求.產(chǎn)量大,適用于連續(xù)式生產(chǎn),產(chǎn)量更大的情況.

2分散效果好：批次分散乳化機安裝在罐體內(nèi),，物料與乳化頭較松散，工作時依靠強大的吸力使物料進入分散頭中,，但在分散乳化過程中,，存在部分物料逃逸的情況,，混合乳化顆粒經(jīng)分布較寬，此外批次乳化機的分散頭為單層結(jié)構(gòu),。不能實現(xiàn)足夠小的顆粒經(jīng)要求,。而連續(xù)式乳化機由于乳化腔體內(nèi)部設(shè)計足夠小，乳化頭與物料緊密接觸,，剪切充分,，同時乳化腔體設(shè)計成多層轉(zhuǎn)定子咬合結(jié)構(gòu)，優(yōu)化粗齒結(jié)構(gòu),，可以滿足混合乳化的顆粒經(jīng)分布較窄,，效率更高

3 技術(shù)功能指標(biāo)更高：ERS2000系列管線式分散機和批次分散機比較在相同的馬達情況下，轉(zhuǎn)速有明顯優(yōu)勢,，ERS2000轉(zhuǎn)速可以達到14000RPM,，可以在更短的惡時間內(nèi)處理更多符合要求的物料，能夠為大批量生產(chǎn)的企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程的成本降低,。

傳統(tǒng)的批次分散機用于研發(fā),，效果或許可以達到要求，但是摸索出來的設(shè)備參數(shù)完全不可用,，批次的乳化機無法線性放大,，所以后期工業(yè)化生產(chǎn)就需要重新摸索參數(shù)，這樣會導(dǎo)致效率低,、風(fēng)險大,。

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