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| 納米涂料生產中高剪切分散機工藝中的應用 |
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| 2005-9-5 中國聚合物網 |
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納米涂料作為目前一種新型的環保涂料，已引起涂料行業的高度重視，成為裝飾行業新時尚。
納米涂料主要是通過在涂料中添加納米氧化物來改變傳統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之上，添加總重量份的3％o左右的納米氧化硅，其干燥時間由原來的2小時縮短到小于1小時；耐洗刷性能由1000次(外墻涂料)和100次(內墻涂料)提高到10000次以上；人工加速老化試驗由240小時的一級變色、二級粉化提高到450小時無任何變化，650小時發生輕微變色，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須測試的技術指標諸如涂層與基體之間的接合強度、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生自身的團聚，使得應有的性能難以充分發揮。此外，納米氧化物的諸多奇異性能能否得到充分發揮，還取決于最大限度降低粉體與介質間的表面張力。因此，納米氧化物粉體必須均勻分散，充分打開其團聚體，才能發揮其應有的奇異性能。
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，二輥以不同速度內向旋轉，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，如此經幾次循環，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。只不過研磨介質是用微細的珠或砂。砂磨機可連續進料，納米粉體的預混合漿通過圓筒時，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／轉子結構，轉子高速旋轉所產生的高切線速度和高頻機械效應帶來強勁的動能，使物料在定、轉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、氣相在相應成熟工藝的條件下，瞬問均勻精細地分散，經過高頻的循環往復，最終得到穩定的高品質產品。與三輥機、球磨機、砂磨機相比，高剪切分散機具有效率高、能耗低等顯著優點，是分散工藝的首選。
高剪切分散機工作原理
FLUKO高剪切分散設備目前已在納米研究、生化制藥、新材料、新能源等現代高科技領域得到廣泛應用。高剪切分散機的工作原理如下：
◆在高速旋轉的轉子產生的離心力作用下，物料從工作頭的上下進料區，同時從軸向吸人工作腔。
◆強勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉子之間狹窄精密的間隙中，同時受到離心擠壓、液層摩擦、液力撞擊等綜合作用力，物料被初步分散。
◆高速旋轉的轉子產生至少15m／s以上的線速度，物料在強烈的液力剪切、液層磨擦、撕裂碰撞等作用下被充分分散破碎，同時通過定子槽高速射出。
◆物料不斷地從徑向高速射出，在物料本身和容器壁的阻力下改變流向，與此同時在轉子區產生的上、下軸向抽吸力的作用下，又形成上、下兩股強烈的翻動紊流。物料經過數次循環，最終完成分散過程。
高剪切分散機特點
高剪切分散機與傳統的攪拌混合設備相比具有以下優點：
◆處理量大，適合工業化連續生產
◆粒徑分布范圍窄，勻度高
◆省時、高效、節約能耗
◆噪音低，運轉平穩
◆無死角，物料100％通過分散剪切
◆設計新穎，操作簡單，維修方便
◆可實現自動化控制.
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| （責任編輯：一青） |
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