Explorando la molición ultrafina en sistemas de dispersión acuosa

Los sistemas de dispersión acuosa implican disperpartículas sólidas insolubles uniformemente en agua para crear suspensiones estables. Esta tecnología encuentra aplicaciones en diversas industrias, incluyendo recubrimientos, pinturas, tintas y formulaciones. Lograr la estabilidad en sistemas de dispersión acuosa es fundamental para la calidad del producto. Los factores que afectan la estabilidad del sistema incluyen el uso de surfac, polímeros hidrosolu, condiciones de electrolitos y otras variables ambientales. Un factor clave que influye en la estabilidad del sistema es el tamaño de partícula y la distribución de tamaño de partículas sólidas. Para garantizar suspensiones estables a largo plazo, un reto central de producción es lograr un esmerilado y fresado ultrafino eficiente de partículas sólidas.

Los molinos de arena se utilizan comúnmente para molienda y molienda ultrafina hú. Se les favorece por su eficacia de molienda, alta eficiencia y bajo consumo de energía, haciéndolos integrales en la producción de sistemas de dispersión acuosa. Los diferentes tipos de molino de arena varían significativamente en sus características de molienda. La optimización del uso de molinos de arena para un molido ultrafino eficiente y de alta calidad es una preocupación crítica en este campo. En este estudio se prepararon sistemas de dispersión a base de agua utilizando negro de carbono como fase dispersa. Examinamos el impacto de diferentes tipos de molinos de arena, métodos de molienda y cantidades de molienda en la eficacia y eficiencia de la molienda y propuun proceso de molicombinada de múltiples etapas adecuado para la molienda ultrafina a gran escala y por lotes.

Materiales y métodos materiales:

• Cabot Carbon Black CSX865, Shanghai Chentan Trading Co., Ltd.

• Dispersant MIO1, Rohm and Haas Company (en inglés)

• Dispersant AEC, Daily Chemical Research Institute (en inglés)

• Dispersant 5029, Santnopo Company

• Propilglicol, Dow Chemical Company (en inglés)

• Dietilengglicol, Yanshan Petrochemical

• Polietilenglicol 200, Fushun Jiachua

• Trietanolamina, Fushun Jiachua

Equipamiento:

• ZWS-5 Horizontal Sand Mill, Jiangyin Fine Chemical Co., Ltd.

• M5 Nanosize Sand Mill, Jiangyin Mike Machinery Co., Ltd.

• LS-5 Basket Sand Mill, Jiangyin Fine Chemical Co., Ltd.

• TopSizer Laser Particle Size Analyzer (rango: 0.2 µm - 2000 µm), Zhuhai Omek Instrument Co., Ltd.

Condiciones de recti:

1. Medios de molienda: perlas de zirconia pura se utilizaron como medios de moli. Las especificaciones de las perlas de zirconia eran de 1,8 mm a 2,0 mm para el molino de arena cesta, 0,6 mm a 0,8 mm para el molino de arena horizontal, y 0,3 mm para el molino de arena de tamaño nano.

2. Tasa de llenado en la cámara de rectificado: la tasa de llenado en la cámara de rectifue del 75%.

Métodos de recti:

1. Molienda: molienda se refiere al método donde el material fluye entre el contenedor y el molino de arena, y el material debe agitarse continuamente durante la molienda.

2. Molienda de múltiples pasadas: la molienda de múltiples pasadas asegura que todo el material flua a través del molino de arena varias veces bajo las mismas condiciones, logrando así una molienda uniforme.

Distribución del tamaño de partícula de los sistemas de dispersión: la distribución del tamaño de partícula de los sistemas de dispersión se midió usando un analizador de tamaño de partícula láser. Se obtuvo el valor D90, que representa el tamaño de partícula en el sistema de dispersión después de la molienda, y se utilizó el valor m para caracterizar el ancho de la curva de distribución de tamaño de partícula.

Resultados y análisis:

Curvas de distribución de tamaño de partícula: el analizláser de tamaño de partícula midió las curvas de distribución de tamaño de partícula de las muestras experimentales. La curva de distribución acumulada está representada por la curva 2.

Impacto de diferentes tipos de molinos de arena en el tiempo de molido y las curvas de distribución de tamaño de partícula: los resultados mostraron que diferentes tipos de molinos de arena tienen diferentes límites de finura de molido. Bajo condiciones experimentales, el molino de arena de nanotamaño alcanzó el menor tamaño de partícula de molienda, con un valor de D90 tan bajo como 0,29 µm. El molino de arena horizontal le siguió, mientras que el molino de arena cesta tenía el mayor valor de D90, que era de 10.82 µm. En términos de eficiencia de molienda en la etapa inicial (0 min - 30 min), el molino de arena de cesta era más eficiente que el molino de arena horizontal y el molino de arena de nanotamaño.

Efecto de los medios de rectien la eficiencia de recti: las características de los medios de recti, tales como el diámetro, la densidad, la esfericidad y el acabado superficial, tienen un impacto significativo en la eficiencia de recti. En los molinos de arena, los materiales son aplastados a través de la fuerza mecánica generada cuando los materiales entran en contacto con los medios de molienda. Esta fuerza mecánica se genera dentro de un área específica después del contacto entre los dos. Por lo tanto, los medios de triturmás pequeños proporcionan un área de impacto más concentrada, lo que conduce a un tamaño de partícula más fino. Los medios de molienda más grandes, como los utilizados en los molinos de arena, son más eficientes en la etapa inicial de molienda. El uso de medios de molienda más pequeños, como en el molino de arena de nanotamaño, resulta en una mayor eficiencia en las etapas posteriores de molienda.

Comparación de diferentes métodos de molienda: usando el molino de arena de nanotamaño, el mismo material fue molido a través de molienda de paso simple y de paso múltiple, y se compararon las curvas de distribución de tamaño de partícula y las curvas de valor m. Los resultados indicaron que el rectificado de varias pasadas logró una eficiencia de rectiligeramente más alta en comparación con el rectide una sola pasada, lo que resulta en una distribución de tamaño de partícula más estrecha. Sin embargo, se observó que la molienda de varias pasadas era más propensa a la formación de espuma, lo que podría afectar la eficiencia y eficacia de la molienda. Por lo tanto, cuando se utiliza el rectificado de varias pasadas, es aconsejable evitar el exceso de pasadas.

Curva de eficiencia del molino de arena nanotamaño: la producción de sistemas de dispersión ultrafina 0,5 µm) depende principalmente del molino de arena de nanotamaño. La curva de eficiencia del molino de arena de nanotamaño se estudió moliendo el mismo material bajo diferentes condiciones de alimentación y trazando el tiempo de molienda vs. curvas de distribución de tamaño de partícula (curvas D90-T).

Conclusión:

1. Diferentes tipos de molinos de arena producen diferentes efectos de molienda. En términos de finura de molienda, los molinos de arena de cesta producen resultados más gruesos, seguidos por los molinos de arena horizontales, y los molinos de arena de tamaño nanoproducen los mejores resultados. En la etapa inicial de molienda, los molinos de arena de cesta son más eficientes que los molinos de arena horizontales, y los molinos de arena de tamaño nanoson menos eficientes.

2. El rectificado de varias pasadas presenta una eficiencia de rectiligeramente mayor en comparación con el rectide una sola pasada, lo que resulta en una distribución de tamaño de partícula más estrecha. Sin embargo, la formación de espuma puede limitar el número de pases utilizados.

3. Con un aumento en la cantidad de material a ser molido, la eficiencia de molienda de los molinos de arena de tamaño nanodisminuye significativamente.

4. Un proceso de molienda de combinación de múltiples etapas, que involucra molinos de arena de cesta, molinos de arena horizontales, y molinos de arena de nanotamaño, es adecuado para la molienda de materiales ultrafinos A gran escala, por lotes, lo que resulta en una mayor eficiencia de molienda.