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浅述分散剂对砂磨机超细研磨效果的影响

发布时间:2019-12-3 来源:管理员 浏览:
       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一才能最终确定。
 
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  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一进行选择。
  
  (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。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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