Контроль пены при приготовлении водной дисперсии пигмента

Водные дисперсии пигмента создаются путем равномерного дисперсии пигментных частиц в воде через такие процессы, как дисперсия и шлифование. Эти дисперсии обычно состоят из пигментов, дисперсантов, смачивающих агентов, дефомеров и среды дисперсии (вода и растворители) [1]. Этот процесс включает распад агломерационных пигментных частиц на мелкие частицы, при этом дисперсанты адсорбируются на их поверхности для предотвращения реагрегации.

Дисперсанты, используемые в этом процессе, как правило, полимерны с гидрофилическими и гидрофобными сегментами, проявляя определенную поверхностную активность в водной фазе, сходную с пав. В процессе шлифования механические силы вводят газ в водную фазу, а рассеивающие вещества, действующие в качестве пав, снижают поверхностное натяжение этих газовых пузырей. Эта стабилизация попадает в жидкую фазу газа, образуя стабильный пенопласт.

Во многих случаях пеноматериалы могут быть вредными, приводя к избытку материалов, экологическим опасностям, снижению эффективности производства и т.д. При подготовке водной дисперсии пигмента шлифование может привести к увеличению объема, что потенциально может привести к переполнению. Кроме того, снижение эффективности шлифования из-за увеличения объема может привести к неровной дисперсии и проблемам массового переноса. Поэтому крайне важно оперативно ликвидировать пену при шлифовании, чтобы улучшить зону контакта между шлифовальными средами и пигментными частицами, повысить эффективность измельчения [2], сократить время шлифования и содействовать лучшей адсорбции пигментов на диспергенты. В этой статье исследуются депенообразующие вещества, пригодные для различных пигментов, и предлагается пенообразующее решение для процесса дисперсии водных пигментов.

Экспериментальная секция

1. Основные материалы и оборудование

Рассеивающие вещества: DS-194H (40% эффективного содержания), DS-195L (40% эффективного содержания), DS-192L, пенообразователи: DF-220S, Foamic-024, Foamic-021, Foamic-028 (Tianjin Saifei Chemical Technology Development Co., Ltd); TEGO-760W, TEGO-755W, FOAMEX 810 (дегусса); Бык -190, бык -2012, бык -011 (бык-химия); Дисперсоген PL 30 (клариант); Сажа углерода с высоким содержанием пигмента FW-200 (Orion); Красный пигмент оксида железа (Lansheng); Пигмент диоксида титана (лонгманг); Универсальный диспергатор JSF-550 (Shanghai Yusheng Electromechanical Equipment Co., Ltd); Циркониевые бусины (размер частиц 0,8-1,5 мм, удельная площадь поверхности 2,5 м2 / г); Фланцевый резервуар для реакции закаленного стекла (Nantong Puretech Instrument Co., Ltd); Измельчитель щебня тонкости (Tianjin Yongli Testing Machine Factory).

1.2 экспериментальная процедура

1.2.1 модификация экспериментального оборудования

Лаборатория и#39; многофункциональный распылитель типа s состоит из шлифовального диска, мотора и стального шлифовального барабана емкостью 1 л. Для облегчения наблюдения и теплообмена во время шлифования стальной шлифовальный барабан (рис. 1а) был заменен резервуаром с упрочненным стеклянным фланцем диаметром 2 л (рис. 1в), а в процессе шлифования для теплообмена использовалась водяная ванна. До начала эксплуатации была произведена калибровка емкости фланцевого упрочненного стекла, и на ней была сделана маркировка единицы объема#39;s внешний вид.

1.2.2 экспериментальный процесс

Как показано в таблице 1, в сосуд стеклянной реакции были добавлены замеренные количества воды, дисперсантов и дефомеров, которые были тщательно смешаны, после чего были добавлены замеренные пигменты. Впоследствии на реакционный сосуд было добавлено заранее определенное количество шлифовальных сред (циркониевые бусины 500 г, полностью увлажнённые, объемом от 560 до 630 мл). Шлифование велось в течение 120 минут с частотой 3000 об/мин и немедленно прекращалось, если уровень жидкости поднимался до фланца сосуда стеклянной реакции. На протяжении всего эксперимента уровень жидкости находился под постоянным контролем, и была рассчитана площадь измельчения. Были взяты образцы, и точность дисперсии была измерена с помощью манометра точности скребков, в то время как вязкость дисперсии пигмента была визуально оценена внутри реакционного сосуда.

1.3 методы оценки

1.3.1 площадь измельчения (SV)

Удельный объем шлифовальной площади представляет собой отношение общей площади поверхности шлифовальной среды к объему рабочей жидкости и может быть рассчитан по формуле (1).

SV = (м/с)/V

Где :SV-объемная шлифовальная область-масса шлифовальных сред-удельная площадь шлифовальной среды-общий объем рабочей жидкости, содержащей шлифовальные среды

Меньший SV указывает на наличие большего количества газа в системе, что приводит к снижению эффективности шлифования.

1.3.2 продолжительность процесса шлифования

Длительность процесса шлифования относится к времени, которое требуется для повышения уровня жидкости в реакционном сосуде до фланца. Более короткий период времени указывает на более серьезное вспенивание во время измельчения.

1.3.3 дисперсионная точность

Точность дисперсии измерялась с помощью манометра точности скребков с меньшим числовым значением, указывающим на более высокую степень дисперсии.

1.3.4 визуальная оценка вязкости

Была произведена визуальная оценка расхода жидкости внутри емкости реакции стекла, при этом более высокая пропускная способность указывала на более низкую вязкость.

Результаты и обсуждение

2.1 механизм депенящих агентов [3]

Действия депенумирующих агентов включают два процесса: депенумирование и разрыв пеноматериалов. Депенящими агентами, используемыми в этом эксперименте, являются все несиликоновые, немасляные или обезжиренные депенящие агенты. Их принцип действия основан на использовании различий в поверхностном натяжении для разложения пены. Для газовых пузырей внутри жидкости процесс депенерации показан на рис. 2, причем уравнение Laplace показано в формуле (2).

Как показано на рис. 2, при отсутствии эффекта вязкости два газовых пузыря различных размеров внутри жидкости будут оказывать различное давление внутри пузырей. С P1 > P2, небольшие пузыри сливаются в большие, что приводит к образованию больших пузырей. Из-за плавучести, эти большие пузыри двигаются вверх, увеличивая объем, и скорость их подъема ускоряется, в конечном итоге, убегая из liquid's интерьер. Этот процесс называется депенением. Однако, если пузыри, образующиеся внутри жидкой системы, имеют одинаковый размер, т.е. P1 ≈ P2, слияние пузырей становится сложной задачей, а процесс депенерации затрудняется. Газ остается внутри жидкости, что приводит к быстрому увеличению объема. Одним из ключевых факторов, способствующих равномерному размеру пузыря, является действие дисперсантов или эмульгаторов. С другой стороны, агенты по депенению используют поверхностное натяжение для депенения. Что касается рассеивающих веществ и эмульгаторов, то депенообразующие вещества обладают различными миграционными возможностями и используются в меньших количествах. Следовательно, не все газовые пузыри в системе имеют равные возможности для обнаружения депенящих агентов или дисперсантов, что приводит к различным поверхностным натяжениям на различных поверхностях пузырей. В результате размеры этих пузырей различаются, что приводит к процессу депенерации и увеличению объема жидкости. Это приводит к увеличению скорости и побегу из liquid's внутренний, выполнение пузыря лопнувших для поверхностных пузырей, как показано на рис. 3, где красный и белый представляют молекулярные депенящие агенты.

Депенообразующие вещества изменяют структуру поверхностей внутри и снаружи пузырей, изменяя поверхностное натяжение пленки пузыря. Это приводит к поверхностному движению жидкости и появлению слабых мест. Под действием гравитации и дренажа жидкая мембрана разрывается на части, высвобождая газ из пузырей и приводя к разрыву пузырей.

2.2 воздействие депенообразующих веществ на состояние разброса пигмента

В отсутствие мер регулирования пеноматериалов воздух быстро растворяется в жидкой фазе реакционного сосуда, что приводит к быстрому повышению уровня жидкости. Результаты характеристики различных систем в процессе дисперсии показаны в таблицах 2-4.

Введение воздуха в систему подготовки неизбежно приведет к разбавлению объемов пигментных и шлифовальных сред. Поскольку общая площадь шлифовальных сред является постоянной, разбавление объема приводит к уменьшению SV, уменьшению эффективной площади шлифования и заметному снижению эффективности шлифования. Кроме того, частицы пигмента разбавляются воздухом, что снижает их шансы на контакт с шлифовальной средой, что также приводит к снижению эффективности шлифования.

Таблицы 2-4 показывают, что наличие пеноматериалов оказывает значительное влияние на SV-20, тонкость и время работы дисперсии для системы сажи углерода, при этом тего - 760w демонстрирует сильное пенообразование. В случае дисперсии оксида железа, TEGO-755W также демонстрировал ярко выраженное поведение пены, в то время как в дисперсии диоксида титана, как TEGO-755W, так и BYK-2012 демонстрировали сильное пенообразование. Эксперименты проводились с использованием TEGO-760W, TEGO-755W и BYK-2012 в качестве эталонных диспергентов для контроля пеноматериалов.

2.3 воздействие пенообразующих веществ на контроль

После введения депенообразующих агентов в систему шлифования, они быстро удаляют попавший в ловушку воздух, образуя стабильную пену, снижая уровень жидкости и приводя к минимальным изменениям в объеме жидкой фазы. Таким образом, SV сохраняется, а эффективность шлифования остается высокой. Последствия добавления депенообразующих агентов в различные пигментные дисперсии представлены в таблицах 5-7.

Таблицы 5-7 показывают, что добавление депенообразующих агентов значительно увеличивает время обработки при рассеивании сажи, красного оксида железа и диоксида титана, которые первоначально было трудно измельчивать. Кроме того, они требуют на 20% меньше шлифовальных сред. Полученные результаты свидетельствуют о повышении эффективности шлифования и увеличении сроков эксплуатации.