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行业动态
浅谈分散剂对砂磨机超细研磨效果有何影响？
- 作者：上海朋泽机电科技
- 发布时间：2019-09-27
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如何选择适宜分散剂会直接影响砂磨机超细研磨的效果，一直备受大家的关注。
一、研磨过程中出现的团聚现象
在砂磨机中，物料颗粒的粉碎首先主要是依靠高速运动的研磨介质间的碰撞、挤压、剪切，实现物料颗粒粒度变小，比表面积逐渐增大。在粒度细化的过程中，颗粒在范德华力、双电层静电作用等影响下会重新团聚。因此，可以认为颗粒超细粉碎到一定程度，伴随一系列颗粒微观上理化特性的质变，就会出现“粉碎⇌团聚”可逆过程。
当这正反两个过程速度相等，便达到粉碎过程中的动态平衡，颗粒尺寸达到极限值。此时，进一步延长粉碎的时间是徒劳的。因为这时的机械力已不足以解聚团聚体使颗粒进一步破碎，只能用于维持粉碎平衡，并有可能造成更多小颗粒团聚体，于是，所谓的“逆研磨”、“返粗”现象会出现。
从某种程度上说，分散剂的恰当选择是解决“逆研磨”、“返粗”现象唯一的行之有效途径。分散剂可以影响颗粒之间的范德华力、双电层静电力、溶剂化膜和吸附层的空间斥力诸作用。
二、分散剂种类
应用于超细湿法研磨的分散剂有三大类：无机类、有机类、有机聚合物类。
（1）无机类。常用有聚磷酸盐和硅酸盐（如六偏磷酸钠），广泛应用在水性涂料领域，较小浓度即可分散多种无机颜料。但是，有资料表明聚磷酸盐有促进霉变、起霜、后增稠、返粗等缺陷。
（2）有机类（聚合电解质）。聚合电解质是一个大分子，部分或全部由具有可电离基团的单体构成。该类分散剂多用于水性体系，对无机颜料的润湿分散作用效果较好。
（3）有机聚合物类。a.天然高分子类：最具代表性的是卵磷脂，适用于溶剂型体系，对无机颜料和有机颜料的润湿和分散均有效。b：合成高分子类：一般是长链聚酷的酸和多氨基盐、聚丙烯酸衍生物、聚醚衍生物等。
目前市场上普遍采用的是有机聚合物类分散剂，聚合物类分散剂的特点是：
（1）无机分散剂会对电导率、介电常数带来不良影响，在某些领域内使用受到限制，而聚合物分散剂则不受其限；
（2）在生产时具有可控的相对分子质量，而较高的相对分子质量有一定的分散稳定性；
（3）分散能力强，稳定效果好，对分散体系中的离子、pH值、温度等因素敏感程度小；
（4）可显著降低分散体系的黏度，改善分散体系的流变性，能节省机械操作时所需的能源。
聚合物类的分散剂种类繁多，即使同一种聚合物分散剂，不同厂家生产出的分散剂由于分子量不一样，产品指标不一定，分散效果也千差万别，这为分散剂的选择增加了很大的难度，因此需要大量的研磨实验才能最终确定。
三、分散剂的作用机理：
使用分散剂可以稳定分散颗粒体系，防止黏性介质的颗粒团聚。可通过三种可能的途径：
（1）通过静电排斥作用（DLVO理论，Deryagin-Landau-Verwey-Overbeek）；
（2）通过空间位阻作用（HVO理论，Hesselink-Vrij-Overbeek）；
（3）通过静电排斥和空间位阻的综合作用。
其过程如下：
（1）吸附于固体颗粒的表面，降低液-液或固-液之间的界面张力，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。
（2）在固体颗粒的表面形成吸附层，固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。
（3）使固体粒子表面形成双分子层结构，外层分散剂极性端与水有较强亲合力，形成空间位阻效应。
（4）使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀。
一种适宜的分散剂应满足以下要求：
（1）分散性能好，防止粒子之间相互聚集；
（2）与填料有适当的相容性；热稳定性良好；
（3）成型加工时的流动性好；
（4）分散剂分子吸附颗粒为物理吸附，而不影响产品的性能；
（5）无毒、价廉。
四、 选用分散剂应考虑的因素
（1）溶剂体系。按介质不同划分为水性、溶剂型、粉末等几大体系。一般情况下，所用的分散剂是不通用的。首先应了解该助剂是用于水性的或是溶剂型，以与使用者的要求相吻合。如果用错，不仅起不到润湿分散效果，还会造成意想不到的结果。
（2）物料性质。不同物料其电荷性质不同，首先要分清是无机物还是有机物。产品应细化到某一物料使用某一助剂达到最佳效果的地步，但在实际生产过程中，并不一定能达到最佳效果。大多数分散剂还只是通用，这就需要使用者逐渐试验进行选择。
（3）体系相容性。在一个浆料体系中，所使用的助剂除了分散剂，可能还有流平剂、消泡剂等，其相容性就尤为重要。有些分散剂的乳化性能较强，很可能会使消泡剂乳化而丧失消泡能力。应注意相容性，有利于配方均衡，使产品综合性能得以兼顾。
（4）不影响产品的性能。例如：无机分散剂的构成离子对陶瓷的电导率、介电常数等有不良影响，所以无机电解质类分散剂不能用于精细陶瓷原料的制备。选择分散剂，一定是在不影响产品性能的前提下进行。
（5）良好的性价比。在低价的产品中使用高质高价的助剂，造成成本的大幅度上升，是很不经济。选用何种分散剂，还要与产品的档次相一致，以求合适的价格与性能。
五、选择分散剂的方法
（1）在选择分散剂时，可采用以下两种方法进行：
① 用重力沉降法对分散剂效率进行初步筛选。相对沉降速率越小，上层清液浊度越大，最终沉降体积越小，说明分散效率越好。
② 测定浆料的粘度。加入分散剂引起粘度大幅度下降是分散剂的实际指标。使用该法可选择最佳的分散剂及其用量。并非分散剂用量越大，粘度会越低。由于粘度的逆增长或平稳效应在分散剂浓度低时也常常表现出来，分散剂过量不仅会造成浪费，也会带来其它负作用。
（2）针对不同物料选出最佳分散剂及其用量，为得到最佳的研磨配方和操作工艺，可根据以下思路进行研磨实验。一般地，时间越短、细度越细的助剂、效果越好。
① 采用同样的研磨配方和工艺，选用同样用量、但品种不同的助剂，测定同样研磨时间的细度或达到同样细度时的研磨时间。
② 采用同样的研磨配方和工艺，选用同样助剂的不同用量、测定同样研磨时间的细度或达到同样细度的研磨时间。
③ 采用同样的助剂和用量，改变研磨配方和投料次序，测定同样研磨时间的细度或达到同样细度的研磨时间。
六、分散剂分散效果的评定方法
选用分散剂后所达到的研磨效果如何，可采用以下方法进行评定:
（1）用粒度测试方法测定细度；
（2）利用电子显微镜可观察湿颗粒的粒径分布和聚集状态，是否有絮凝、析出等现象；
（3）测定分散色浆的着色力和色相可以确定颜料分散得好坏。一般认为红色带黄相、黄色带绿相、绿色带蓝相、蓝色带红相时，颜料分散效果较好；
（4）测定浆料的贮存稳定性。如果分散效果不好，贮存后颗粒会形成絮凝，粘度增加。表明分散不完全，体系稳定性差。
综上所述，超细研磨过程中分散剂的选择是一项复杂而且难度大的工程，必须综合考虑方方面面的因素，只有在保证分散剂对产品性能及体系无任何影响的情况下，选择合适的分散剂及其用量，减少超细研磨浆料中颗粒之间软团聚体，使颗粒在体系中分散稳定，提高超细研磨效果。
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