高剪切分散機在納米涂料生產(chǎn)工藝中的應(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(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(nèi)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(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須測試的技術(shù)指標(biāo)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(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達(dá)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(nèi)向旋轉(zhuǎn)，部分研磨料進(jìn)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(jīng)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(jīng)幾次循環(huán)，可達(dá)到分散的目的。但用三輥機或多輥機進(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(nèi)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(zhì)是用微細(xì)的珠或砂。砂磨機可連續(xù)進(jìn)料，納米粉體的預(yù)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(qū)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(xì)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(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械效應(yīng)帶來強勁的動能，使物料在定、轉(zhuǎn)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(yīng)成熟工藝的條件下，瞬間均勻精細(xì)地分散，經(jīng)過高頻的循環(huán)往復(fù)，最終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)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(yōu)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(shè)備目前已在納米研究、生化制藥、新材料、新能源等現(xiàn)代高科技領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。高剪切分散機的工作原理如下：

◆ 在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力作用下，物料從工作頭的上下進(jìn)料區(qū)，同時從軸向吸入工作腔。
◆ 強勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)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(zhuǎn)子區(qū)產(chǎn)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(jīng)過數(shù)次循環(huán)，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(tǒng)的攪拌混合設(shè)備相比具有以下優(yōu)點：

◆ 處理量大，適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)
◆ 粒徑分布范圍窄，勻度高
◆ 省時、高效、節(jié)約能耗
◆ 噪音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)
◆ 無死角，物料100%通過分散剪切
◆ 設(shè)計新穎，操作簡單，維修方便
◆ 可實現(xiàn)自動化控制