Исследование ультра мелкого измельчения в водных дисперсионных системах

Системы водной дисперсии предполагают равномерное рассеивание нерастворимых твердых частиц в воде для создания стабильных суспензий. Эта технология находит применение в различных отраслях, включая лакокрасочные покрытия, краски, чернила и составы. Достижение стабильности в системах водной дисперсии имеет решающее значение для качества продукции. К факторам, влияющим на стабильность системы, относятся использование пав, полимеров, растворимых в воде, состояние электролита и другие экологические переменные. Одним из ключевых факторов, влияющих на стабильность системы, является размер и распределение твердых частиц по размеру. Для обеспечения долгосрочной устойчивости суспензии основной задачей производства является достижение эффективного ультра-тонкого измельчения и фрезирования твердых частиц.

Песочные мельницы обычно используются для мокрого ультра мелкого измельчения и фрезерования. Их ценят за эффективность шлифования, высокую эффективность и низкое потребление энергии, что делает их неотъемлемой частью производства водных дисперсионных систем. Различные типы песчаных мельниц значительно различаются по своим характеристикам шлифования. Оптимизация использования песочных мельниц для эффективного и высококачественного ультратонкого шлифования является одной из важнейших задач в этой области. В этом исследовании мы подготовили водосодержащие дисперсионные системы с использованием сажи углерода в качестве дисперсионной фазы. Мы изучили влияние различных типов песчаных мельниц, методов шлифования и объемов шлифования на эффективность и результативность шлифования и предложили многоступенчатый комбинированный процесс шлифования, подходящий для крупномасштабного, пакетного ультразвукового шлифования.

Материалы и методические пособия:

• Cabot Carbon Black CSX865, Shanghai Chentan Trading Co., Ltd.

• Дисперсант MIO1, Rohm и Haas Company

• Дисперсант AEC, ежедневный химический исследовательский институт

• Дисперсант 5029, компания сантнопо

• Пропиленгликоль, компания Dow Chemical

• Диэтилен гликоль, "яньшань нефтехимикс"

• Полиэтиленгликоль 200, фушун цзячуа

• Триэтаноламин, фушун джачуа

Оборудование:

• ZWS-5 горизонтальная песчаная мельница, Jiangyin Fine Chemical Co., Ltd.

• M5 наноразмерная песочная мельница, Jiangyin Mike Machinery Co., Ltd.

• LS-5 Basket Sand Mill, Jiangyin Fine Chemical Co., Ltd.

• TopSizer лазерный анализатор размера частиц (диапазон: 0.2 µm - 2000 µm), Zhuhai Omek Instrument Co., Ltd.

Условия шлифования:

1. Шлифовальные средства: в качестве шлифовальных средств использовались чистые циркониевые бусины. Спецификации циркониевых бус составляли 1,8-2,0 мм для песочной мельницы, 0,6-0,8 мм для горизонтальной песочной мельницы и 0,3 мм для наноразмерной песочной мельницы.

2. Степень наполнения в шлифовальной камере: степень наполнения в шлифовальной камере составила 75%.

Методы шлифования:

1. Шлифование: шлифование относится к методу, при котором материал проходит между баллоном и песчаной мельницей, и материал должен постоянно перемешиваться во время шлифования.

2. Многоканальное шлифование: многоканальное шлифование обеспечивает многократное прохождение материала через песочную мельницу в одних и тех же условиях, обеспечивая тем самым единообразное шлифование.

Распределение частиц по размерам дисперсионных систем: распределение частиц по размерам дисперсионных систем измерялось с помощью лазерного анализатора размера частиц. Значение D90, представляющее размер частиц в системе дисперсии после шлифования, было получено, а значение m использовалось для характеристики ширины кривой распределения размеров частиц.

Результаты и анализ:

Кривые распределения частиц по размеру: лазерный анализатор размера частиц измерял кривые распределения частиц по размеру экспериментальных образцов. Кривая кумулятивного распределения представлена кривой 2.

Влияние различных типов песочных мельниц на время шлифования и кривые распределения частиц по размеру: результаты показали, что различные типы песочных мельниц имеют различные пределы точности шлифования. В экспериментальных условиях наноступенчатая песочная мельница достигла наименьшего размера шлифовальных частиц, при этом значение D90 составляло всего 0,29 градуса. Затем следует горизонтальная песочная мельница, в то время как корзина песочная мельница имела наибольшее значение D90, которое составляло 10,82 грава. С точки зрения эффективности шлифования на начальном этапе (0 мин - 30 мин), корзина песочная мельница была более эффективной, чем горизонтальная песочная мельница и наноразмерная песочная мельница.

Влияние шлифовальных сред на эффективность шлифования: характеристики шлифовальных сред, такие как диаметр, плотность, сферичность и поверхностная отделка, оказывают значительное влияние на эффективность шлифования. На песчаных мельницах материалы раздавливаются механической силой, возникающей при соприкосновении материалов с шлифовальной средой. Это механическое усилие создается в конкретной зоне после контакта между ними. Таким образом, меньший объем шлифовальных сред обеспечивает более концентрированную область воздействия, что приводит к более тонкому размеру частиц. Более крупные шлифовальные среды, такие как те, которые используются на корзинопесочных мельницах, более эффективны на начальной стадии шлифования. Использование меньших шлифовальных сред, как на наноразмерной песчаной мельнице, приводит к повышению эффективности на последующих этапах шлифования.

Сравнение различных методов шлифования: с помощью наноразмерной песочной мельницы Один и тот же материал был измельчен как однопроходным, так и многопроходным шлифованием, и были сопоставлены кривые распределения частиц по размеру и кривые м. Полученные результаты свидетельствуют о Том, что многоступенчатая шлифовка обеспечивает несколько более высокую эффективность по сравнению с одноступенчатой шлифовкой, что приводит к более узкому распределению частиц по размеру. Вместе с тем было отмечено, что многоразовое шлифование в большей степени подвержено образованию пеноматериалов, что может повлиять на эффективность и результативность шлифования. Поэтому при использовании многоразового шлифования рекомендуется не использовать слишком много пропусков.

Кривая эффективности наноразмерной песочной мельницы: производство сверхтонкой дисперсионной системы (D90 < 0,5 градуса) в основном зависит от наноразмера песчаной мельницы. Кривая эффективности наноразмерной песочной мельницы изучалась путем измельчения одного и того же материала в различных условиях откорма и путем построения графиков измельчения по сравнению с кривыми распределения частиц по размеру (кривые D90-T).

3. Заключение:

1. Различные типы песчаных мельниц производят различные шлифовальные эффекты. С точки зрения шлифования мельницы из корзин песка дают более скромные результаты, за которыми следуют горизонтальные мельницы песка, а мельницы из наноразмерных песков дают лучшие результаты. На начальном этапе измельчения корзинные песочные мельницы более эффективны, чем горизонтальные песочные мельницы, а наноразмерные песочные мельницы менее эффективны.

2. Многоступенчатая шлифовка имеет несколько более высокую эффективность по сравнению с одноступенчатой шлифовкой, что приводит к более узкому распределению частиц по размеру. Однако образование пеноматериалов может ограничивать количество используемых пропусков.

3. С увеличением количества материала, подлежащего грунту, эффективность измельчения наноразмерных песочных мельниц значительно снижается.

4. Многоступенчатый комбинированный процесс шлифования, включающий в себя комбикормовые песчаные мельницы, горизонтальные песчаные мельницы и наноразмерные песчаные мельницы, подходит для крупномасштабного, пакетного ультратонкого шлифования материалов, что приводит к повышению эффективности шлифования.