超细粉体在液相中分散性能及如何选择分散设备

超细粉体颗粒具有*的比表面积和较高的比表面能， 处于热力学极不稳定状态， 在制备和后处理过程中极易发生粒子凝并、团聚，形成二次颗粒，使粒子粒径变大，*终在使用时失去超细粉体所具备的特有功能。从某种意义上讲， 超细粉体的分散技术是超细粉体技术中*关键的技术。因此，检测超细粉体的分散性能，成为了一项评估超细粉体技术质量水平的重要项目。

超细粉体通常是指尺寸大约在 1nm～1μm 之间的微小固体颗粒，由于此状态下的粉体颗粒的表面能较大，单一的物理或化学分散都具有其自身不可避免的局限性， 物理分散不能长期有效的保持物料稳定性，而化学分散的前提是必须借助物理方法解团，使物料处于充分分散状态，进而添加分散剂，通过表面键合，形成稳定分散。实际操作中中，超细粉体的分散往往是物理方法和化学方法相互结合进行的，即通过物理方法分散液相中的物料，之后，采用化学方法，使物料长期稳定分散。

一、分散性能评价的指导原则 

评价超细粉体颗粒在液相中的稳定性的指导原则有两个方面： 

1、若超细粉体颗粒在液相中的沉降速度慢，则认为粒子在该体系中的悬浮时间长，分散稳定性好； 

2、若超细粉体颗粒在液相中的粒径不随时间的增加而增大，则认为分散体系的稳定性良好。 

二、分散性评价指标

根据以上两个指导原则， 近年来有关学者研究并开发了一系列评价超细粉体颗粒在液相中分散稳定性的方法。 

分散技术三要素：分散介质、分散剂和分散设备

1、分散介质

（1）根据粘度不同，分散介质分为高粘度、中粘度和低粘度三种。在低粘度介质中，如水和有机溶剂，纳米粉体管易于分散。中粘度介质如液态环氧树脂、液态硅橡胶等，高粘度介质如熔融态的塑料

（2）本PPT文件介绍的纳米粉体管分散技术，针对中、低粘度分散介质

2、分散剂

（1）分散剂的选择，与分散介质的结构、极性、溶度参数等密切相关

（2）分散剂的用量，与纳米粉体比表面积和共价键修饰的功能基团有关

（3）水性介质中，推荐使用。强极性有机溶剂中，如醇、DMF、NMP， 推荐使用TNADIS。中等极性有机溶剂如酯类、液态环氧树脂、液态硅橡胶，推荐使用TNEDIS 

3、分散设备

（1）超声波分散设备：非常适合实验室规模、低粘度介质分散，用于中、高粘度介质时会受到限制

（2）研磨分散设备：适合大规模地分散碳纳米管、中粘度介质分散粉体

（3）采用“先研磨分散、后超声波分散”组合方法，可以高效、稳定地分散粉体

1、沉降速度 

该种方法完全是按照超细粉体在液体中分散稳定性的*层含义而设计的， 即通过测量粉体在液相中的沉降速度，评价其分散性能的好坏。该方法简单易行，数据直观明了，但不能将其作为唯一标准，粒度分布范围较宽的颗粒由于受力不均，导致沉降速度不等，小颗粒沉降速度慢，呈悬浮状态，大颗粒沉降速度快，迅速分层下沉，分层液面沉降速度没有代表性，此时的沉降速度只能作为评价分散性的参考数据，而不能作为唯一标准。

2、堆积密度  

将粉末与液相混合均匀，形成悬浮液，静置于具塞量筒中，经过一定时间后粉末沉积于底部，与上部液相形成明显的分层，此时沉积层的密度称为堆积密度。其值越大，表明粉体在液相中分散越均匀，悬浮性越好。这种方法操作简单，易于实施。不足之处在于：对于不同的分散体系，其各自性能不同，残存在粉末堆积层中的质量或多或少，计算堆积密度时必定造成影响。改进办法为：沉降分层后，将上层溶液吸出，测量沉积层质量，通过计算分散率FS 来评价分散效果。FS越大分散效果越好，反之，分散效果越差。 

颗粒细化到纳米级后，其表面积累了大量的正、负电荷，纳米颗粒的形状极不规则，这样造成了电荷的聚集。纳米颗粒表面原子比例随着纳米粒径的降低而迅速增加，当降至1nm时，表面原子比例高达90%，原子几乎全部集中到颗粒表面，处于高度活化状态，导致表面原子配位数不足和高表面能。纳米颗粒具有很高的化学活性，表现出强烈的表面效应，很容易发生聚集而达到稳定状态，从而团聚发生
众所周知纳米氧化物极易产生自身的团聚，使得应有的性能难以充分发挥。此外，纳米氧化物的诸多奇异性能能否得到充分发挥，还取决于*大限度降低粉体与介质间的表面张力。因此，纳米氧化物粉体必须均匀分散，充分打开其团聚体，才能发挥其应有的奇异性能。

气相二氧化硅有效发挥作用的关键是确保其在树脂中获得适当的分散。分散设计越好，则有效性越好。
对树脂行业而言，气相二氧化硅的分散可以使用多种方法，例如碾磨，高速剪切，球磨，砂磨，超声波分散等等，其中前两种方法使用的更多。就主要的分散步骤而言也有两种，即所谓的一步法和两步法 一步法是指将气相二氧化硅加入树脂中直接得到所需要的一定含量的产品，一步法的特点是生产工艺简单，比较适合大批量，产品单一的生产。
 
目前，国内产品质量较好的企业使用的分散方式主要采取一步法的高速剪切分散，能基本满足用户的需要。由于我们行业的特点，有相当多的中小企业分散设备十分落后，分散时根本形成不了剪切力，只是一种搅拌，气相二氧化硅在树脂中根本形成不了网状结构，从而无法发挥材料的性能。造成这种情况的主要原因① 尚未对分散的作用有正确的认识．许多生产商并未意识到分散的重要性；② 不知道对*终产品的品质如何评价，
 
分散的本质是通过能量的输入使不相溶的两相或多相达到互相包裹，近似稳定均一状态的做功过程。即形成乳液或悬浮液的条件是，在某一能量水平上， 各种微滴颗粒集聚的速度与分散的速度达到动态的平衡。
IKN乳化机通过大能量的输入即由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成悬浮液（固/液），乳液（液体/液体）和泡沫（气体/液体）。
为了达到巨大的能量输入，IKN采用提高定转子转速的方法。在电机固定三千转的前提下，我们采用立式的结构通过皮带加速达到15000转。这很容易做到，但重要的是其它的部件能否能在高转速下保持稳定——轴承的强度够不够?机械密封会不会因为产生大量的热而损毁泄露？主轴会不会偏振的很厉害，定转子是否会发生摩擦?这些是IKN的关注点，也应该是广大客户在选型时应该重视的几个方面。
二，IKN是国内*乳化均质混合设备制造商，其诸多产品因其优异的乳化均质效果，能长时间的稳定运行而受到广大厂家的好评。
IKN采用*好的零部件，并倾尽全力将其优化组合，制成各方面都卓然出众的艺术级工业化产品。这需要多年的经验积累，以及技术沉淀，更重要的是将经验和技术转化为创新的能力。
IKN开创者，也是公司的技术总工程师曹纯亮先生，早年供职于世界*乳化机制造商，有丰富的乳化设备的设计组装经验，并以开创性的思维积极扩展乳化机在各个领域的新应用，成绩斐然。如今IKN产品早已在柴油乳化，硅油乳化，疫苗乳化，各种医药制剂的乳化工序，食品，化妆品，油墨，纳米颗粒，纳米微球的分散，农药悬浮剂和乳剂的生产等行业取得成熟的应用经验和相当良好的客户反馈。当然IKN还在发展，我们的实力还不足，IKN的愿景是为广大客户提供整套的工艺解决方案。
三，IKN公司位于上海松江，交通方便，有多台样机可供客户实验，打样。并且公司产品价格较同类，同品质的产品具有不小优势，配合我公司*近推出的促销活动和优良的服务品质相信您一定可以在IKN买到合适，满意的乳化，均质，混合设备。