高剪切分散機(jī)工作原理及其在納米涂料生產(chǎn)工藝中應(yīng)用
納米涂料作為目前一種新型的環(huán)保涂料，已引起涂料行業(yè)的高度重視，成為裝飾行業(yè)新時(shí)尚。納米涂料主要是通過(guò)在涂料中添加納米氧化物來(lái)改變傳統(tǒng)涂料的特性和不足之處。如在水性體系的建筑涂料原配方基礎(chǔ)之上，添加總重量份的3‰左右的納米氧化硅，其干燥時(shí)間由原來(lái)的2小時(shí)縮短到小于1小時(shí)；耐洗刷性能由1000次(外墻涂料)和100次(內(nèi)墻涂料)提高到10000次以上；人工加速老化試驗(yàn)由240小時(shí)的一級(jí)變色、二級(jí)粉化提高到450小時(shí)無(wú)任何變化，650小時(shí)發(fā)生輕微變色，色差4.8。此外，由于納米材料奇異的理、化特性，使得改性涂料一些無(wú)須測(cè)試的技術(shù)指標(biāo)諸如涂層與基體之間的接合強(qiáng)度、涂膜的表面硬度、涂膜的自潔能力等也獲得了顯著提高。其應(yīng)用功效主要取決于納米粉體材料在基體材料中的分散度。
分散的必要性 眾所周知納米氧化物極易產(chǎn)生自身的團(tuán)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，還取決于最大限度降低粉體與介質(zhì)間的表面張力。因此，納米氧化物粉體必須均勻分散，充分打開(kāi)其團(tuán)聚體，才能發(fā)揮其應(yīng)有的奇異性能。
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(lái)達(dá)到分散效果。
* 研磨分散：利用三輥機(jī)或多輥機(jī)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(jìn)入加料縫并受到強(qiáng)大的剪切作用，通過(guò)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(qiáng)大的剪切力作用。經(jīng)過(guò)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(pán)，另一部分再回到加料溝，如此經(jīng)幾次循環(huán)，可達(dá)到分散的目的。但用三輥機(jī)或多輥機(jī)進(jìn)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(guò)球磨機(jī)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(shí)使混合物在球的空隙內(nèi)受到高度湍動(dòng)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(guò)研磨介質(zhì)是用微細(xì)的珠或砂。砂磨機(jī)可連續(xù)進(jìn)料，納米粉體的預(yù)混合漿通過(guò)圓筒時(shí)，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(kāi)砂粒研磨區(qū)通過(guò)出口篩，溢流排出，出口篩可擋住砂粒，并使其回到筒中。通過(guò)球磨機(jī)和砂磨機(jī)分散能取得較好的分散效果及物料細(xì)度，但球磨機(jī)和砂磨機(jī)同樣無(wú)法避免處理效率低，能耗高的缺點(diǎn)。
* 高剪切分散機(jī)：高剪切分散機(jī)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(jī)械效應(yīng)帶來(lái)強(qiáng)勁的動(dòng)能，使物料在定、轉(zhuǎn)子狹窄的間隙中受到強(qiáng)烈的機(jī)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，瞬問(wèn)均勻精細(xì)地分散，經(jīng)過(guò)高頻的循環(huán)往復(fù)，最終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)品。
分散機(jī)與三輥機(jī)、球磨機(jī)、砂磨機(jī)相比，高剪切分散機(jī)具有效率高、能耗低等顯著優(yōu)點(diǎn)，是分散工藝的首選。
