顏料分散是涂料生產(chǎn)中的重要環(huán)節,是一個(gè)復雜且耗費成本的過(guò)程??芍貜蜕a(chǎn)、高色強度、貯存穩定是對顏料分散的基本要求,同時(shí)低能耗、低耗時(shí)也是現代工藝設計的重要要求。
顏料的分散和穩定,對涂料的最終性能和貯存穩定起著(zhù)重要的作用。由于顏料和樹(shù)脂體系的多樣性,選擇合適的分散工藝是一項復雜的工作。傳統分散過(guò)程的影響因素可以歸結為三個(gè)變量:顏料、分散劑和分散設備。正確選擇這三個(gè)變量可以得到一個(gè)好的顏料分散體。
對應顏料潤濕的難易程度,把為分散而消耗的能量定義為分散能,也就是說(shuō)對于難潤濕的顏料,只有分散設備能提供必要的分散能時(shí),才能使它們完全展現其顏色和色強度。按照所提供分散能的高低,分散設備排序如下:攪拌機<振蕩磨<砂磨<球磨<三輥磨。在滿(mǎn)足顏料對分散能的要求的前提下,分散設備設計的趨勢是盡可能地提高產(chǎn)率,同時(shí)減小占地空間和降低能耗。

砂磨機
目前大批量涂料生產(chǎn)中應用最多的是砂磨機,分為立式和臥式。砂磨機的工作原理是利用高黏度泵,將預攪拌好的物料輸送入研磨缸,研磨缸內充滿(mǎn)研磨介質(zhì),可以是玻璃珠、氧化鋯珠、鋼珠等。通過(guò)葉片的高速旋轉,賦予研磨介質(zhì)足夠的動(dòng)能,對物料施加剪切力和沖擊力,實(shí)現對顏料的分散。其特點(diǎn)是效率高產(chǎn)量大,可連續生產(chǎn),操作簡(jiǎn)單。對于一些難潤濕的顏料,特別是小批量的生產(chǎn),三輥磨是不錯的選擇。三輥磨通過(guò)水平的3根輥筒的表面相互擠壓及不同速度的摩擦而達到研磨效果。特別適用于高黏度的物料及砂磨機難循環(huán)的物料。除了這些常規的分散設備,在納米材料的分散中,常用到超聲分散機。在顏料預分散體的制備中,捏合機和雙輥機被廣泛適用。
三輥磨
分散助劑的大量使用和不斷改進(jìn),推動(dòng)了分散效率的大幅度提高。同時(shí)也推動(dòng)了分散過(guò)程的基礎理論研究。分散劑從蓖麻油衍生物,到低相對分子質(zhì)量的表面活性劑,現在被稱(chēng)為傳統分散劑,發(fā)展到高相對分子質(zhì)量的超分散劑。而且超分散劑的分子設計和合成技術(shù)也在不斷改進(jìn)。近年來(lái),通過(guò)可控游離基聚合技術(shù),合成了具有更窄相對分子質(zhì)量分布和更合理的分子鏈構造的新型分散劑,取得了非常好的分散效果。選擇一種合適的分散劑,不僅可以大大縮短研磨時(shí)間,提高研磨效率,還可以降低色漿黏度,提高色強度。
對顏料進(jìn)行表面處理,以改善顏料的潤濕性能也是一個(gè)重要研究方向。如用偶聯(lián)劑對無(wú)機顏料進(jìn)行表面處理,對有機顏料用超分散劑進(jìn)行處理,用乳液聚合的方法,將顏料粒子裝進(jìn)微膠囊中,都能大大提高顏料的潤濕分散性能。近幾年各大顏料供應商推出的顏料預分散體,稱(chēng)為色片或者色砂,應該說(shuō)是一個(gè)重大改進(jìn)。油墨生產(chǎn)中的擠水顏料,也是對傳統分散方法的革命性進(jìn)步。顏料預分散體和擠水顏料都可以在顏料濾餅的基礎上加工而成,減少了顏料干燥粉碎的過(guò)程,大大降低了能耗。在顏料使用過(guò)程中,避免了粉塵污染,提高了生產(chǎn)效率。還可以使得涂料、油墨產(chǎn)品的批次穩定性大大提高。
(作者系湘潭市億達機電設備制造有限公司總經(jīng)理)
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