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納米材料在液體中分散的多種方案及效果分析

納米材料在液體中分散的多種方案及效果分析
IKN  2025-01-13  |  閱讀:1055

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在液體體系中實(shí)現(xiàn)納米材料的分散,可采用以下幾種方法:

三輥機(jī)分散法該方法利用三輥機(jī)或多輥機(jī)輥與輥速度差異來(lái)分散研磨料。具體操作是將研磨料投入加料輥(后輥)和中輥間的加料溝,兩輥內(nèi)向旋轉(zhuǎn)且速度不同,部分研磨料進(jìn)入加料縫,受到強(qiáng)大剪切力作用。隨后研磨料被分為兩部分,一部分附著在加料輥上返回加料溝,另一部分被中輥帶到中輥和前輥間的刮漆縫,再次受到更強(qiáng)大的剪切力。經(jīng)過(guò)刮漆縫后,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,另一部分回到加料溝,如此循環(huán)多次,實(shí)現(xiàn)分散目的。不過(guò),此方法處理效率低、能耗高,難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。

球磨機(jī)分散法球磨機(jī)通過(guò)磨球之間以及磨球與缸體間的相互滾撞,使接觸鋼球的粉體粒子被撞碎或磨碎。同時(shí),混合物在球的空隙內(nèi)受到高度湍動(dòng)混合作用,從而被均勻分散。雖然能取得較好的分散效果及物料細(xì)度,但同樣存在處理效率低、能耗高的缺點(diǎn)。

砂磨分散法砂磨可看作球磨的外延,其研磨介質(zhì)為微細(xì)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撞擊和剪切作用,使納米氧化物在涂料中良好分散。分散后的漿離開(kāi)砂粒研磨區(qū),通過(guò)出口篩溢流排出,出口篩能擋住砂粒并使其回到筒中。該方法雖能取得較好的分散效果及物料細(xì)度,但處理效率低、能耗高的問(wèn)題依舊無(wú)法避免。

超聲波分散法這是降低納米粒子團(tuán)聚的有效方法,主要基于超聲波的特殊分散性能。超聲波頻率范圍在20106kHz,波速約1500m/s,波長(zhǎng)為100.01cm。由于超聲波波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于分子尺寸,其不能直接對(duì)分子產(chǎn)生作用,而是通過(guò)對(duì)分子周圍環(huán)境的物理作用影響分子。具體來(lái)說(shuō),是利用超聲空化作用所產(chǎn)生的沖擊波和微射流所具有的粉粹作用,達(dá)到分散微粒的目的。不過(guò),該方法不太適合高粘度和工業(yè)化生產(chǎn)。

實(shí)驗(yàn)室批次式分散乳化機(jī)分散法適用于產(chǎn)量較小的物料分散乳化。其具有高轉(zhuǎn)速,約10000-30000rpm,轉(zhuǎn)定子分散頭較為精密,容易形成穩(wěn)定的均一相。然而,將實(shí)驗(yàn)室批次式乳化機(jī)放大至工業(yè)生產(chǎn)時(shí)效果不佳,實(shí)驗(yàn)室摸索的工藝無(wú)法直接套用至工業(yè)生產(chǎn)。

高剪切分散機(jī)分散法該設(shè)備核心部件為定子/轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高切線速度和高頻機(jī)械效應(yīng),帶來(lái)強(qiáng)勁動(dòng)能。物料在定、轉(zhuǎn)子狹窄間隙中,受到強(qiáng)烈機(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。在相應(yīng)成熟工藝條件下,不相溶的固相、液相、氣相瞬間均勻精細(xì)地分散。經(jīng)過(guò)高頻循環(huán)往復(fù),最終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)品。與三輥機(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。

石墨烯研磨結(jié)構(gòu)說(shuō)明圖.jpg

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