碳黑高速分散机

众所周知，炭黑是*难分散的颜料之一，因此炭黑比任何其它颜料更需要彻底分散在载体中。虽然几乎所有炭黑用户都或多或少地掌握一些有效分散炭黑的技巧，但对炭黑分散过程和机理的了解就显得相对薄弱，所以有必要在此对炭黑的分散过程和机理做一简要描述。
  （一）、炭黑颜料的分散过程和机理
  炭黑的分散过程是物理过程，在这个总过程中还包括许多独立的子过程。炭黑在另一种介质中被分散，实际就意味着炭黑粉末中的附聚物被破坏为较小粒子，并同时被介质所润湿。炭黑的分散过程也伴随有炭黑粒子的随机均匀分布过程，如果介质粘度较低，则已分散的炭黑粒子就会由于粒子间的吸引力而容易聚集，即所谓的颜料粒子再附聚作用。这种作用会降低炭黑的着色强度，为防止再附聚作用的发生，必须使炭黑分散状态稳定化。
  炭黑的分散过程可以分为以下四个阶段：
  1、破碎：由于商品级炭黑颜料的通常细度(45μm)远远不符合下游领域的*终要求，所以在使用炭黑时必须对炭黑进行破碎分散操作，也只有将炭黑破碎分散到一定细度范围时，才能使炭黑的着色性能或其它所需要的性能充分发挥出来。例如，发生在挤出机、捏合机、三辊机、密炼机、高搅机、球磨机、砂磨机等中的操作过程均是颜料的破碎。做为颜料的特性，炭黑的破碎程度同样与自身粒子的“坚牢度”有关。
  2、 润湿：自由炭黑粒子表面与周围介质的相互作用是炭黑被润湿的重要因素。炭黑润湿的能量关系可用热力学定律来解释，其中炭黑表面张力和表面能是润湿热的重要辅助参数，也可以从动力学角度描述炭黑粉末和附聚物的润湿过程。润湿时间不但与炭黑粉末的孔隙及几何结构有关，还随介质粘度提高而增加，并随润湿张力增大而减少。在实用条件下，升高温度可以加速润湿过程，但温度升高(粘度降低)又会导致剪切力(破碎作用)降低。润湿体积可作为炭黑孔体积或填充密度的量度，它与炭黑的相对着色强度密切相关，因此间接与炭黑在*终制品中分散质量有关。所以，在实际操作中为了提高炭黑的分散性，往往在介质中掺入了低分子量的添加剂(如增朔剂或粘度促进剂等)。
  3、分布：通过提高加工温度和降低体系粘度，使体系处于湍流条件下；以及延长炭黑在加工设备内的停留时间；可以使被润湿的炭黑粒子达到*佳分布。但是，在实际操作中，延长停留时间将受到产量要求的限制。因此，对于塑料行业，通常在注朔机和挤出机中安装鱼雷头、多孔板、剪切部件以及加设捏合段和采取其它设计措施，以提高破碎作用和延长停留时间。


 

碳黑分散机，专门针对生产中的电子和锂电池浆料的超细粉体原材料易产生团聚物且很难有效进行超细分散研制而成；碳黑浆料通过超细分散机后，将团聚的微细粉体团聚物充分打散，达到分散解聚作用，并且物料通过工作腔后都能实现快速高效的分散，发热量小，且无任何死角产生。设备针对高粘物料的特殊性进行结构优化，物料经过分散加工后，通过特制的甩料盘，将物料迅速输送至泵外，确保无物料外漏；无需介质冷却密封件，所以不会产生外界介质对物料的污染。

碳黑分散机适用于粘稠度较大的一次性通过完成生产加工的工艺要求，特殊的多层的定、转子结构具有显著超细分散和破碎性能，当物料从设备进口被自动吸入工作腔后，经过多个剪切面，产生了成百上千次强烈地剪切、撞击、研磨和空穴等综合作用，使物料达到充分的分散、破碎和细化的效果。与传统分散设备相比具有结构简单、分散细化加工快速完成，且效果显著、能耗低、易维护等优点。

影响分散乳化结果的因素有以下几点：

1 分散头的形式（批次式和连续式）（连续式比批次好）

2 分散头的剪切速率 （越大，效果越好）

3 分散头的齿形结构（分为初齿，中齿，细齿，超细齿，约细齿效果越好）

4 物料在分散墙体的停留时间，乳化分散时间（可以看作同等的电机，流量越小，效果越好）

5 循环次数（越多，效果越好，到设备的期限，就不能再好）

线速度的计算

剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。 

– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s) 
g 定-转子 间距 (m)

由上可知，剪切速率取决于以下因素： 

– 转子的线速率

– 在这种请况下两表面间的距离为转子-定子 间距。
IKN 定-转子的间距范围为 0.2 ~ 0.4 mm 

速率V= 3.14 X D（转子直径）X 转速 RPM / 60

碳黑分散机的高的转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是*重要的。根据一些行业特殊要求，依肯公司在ERS2000系列的基础上又开发出ERX2000超高速剪切乳化机机。其剪切速率可以超过200.00 rpm，转子的速度可以达到66m/s。在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合专门研制的电机可以使粒径范围小到纳米级。剪切力更强，乳液的粒经分布更窄。由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备,可以达到普通的高压均质机的400BAR压力下的颗粒大小.

2、碳黑分散机设备特点

ERS碳黑分散机设备与传统设备相比：

☆高效、节能

传统设备需8小时的分散加工过程，ERS设备1小时左右完成，超细分散效果显著，能耗*降低；

☆高速、高品质

传统设备的搅拌转速每分钟几十转，带分散功能的转速每分钟1500转以内，只完成宏观分散加工，超细分散能力极为有限；ERS碳黑分散机设备的转速每分钟10000～15000转之间，超高线速度产生的剪切力，瞬间超细分散浆料中的粉体。

⑵ERS设备与同类设备相比：

☆多层多向剪切分散

同类设备的定转子等部件结构单一，多级多层的结构是单纯重复性加工，相同的齿槽结构易发生物料未经分散便通过工作腔的短路现象；

ERS设备的定转子结构采用多层多向剪切概念，装配式结构使物料得到不同方向剪切分散，杜绝了短路现象，超细分散更为彻底。

 高的转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是*重要的。根据一些行业特殊要求，依肯公司在ER2000系列的基础上又开发出ERS2000超高速分散机。其剪切速率可以超过14000 rpm，转子的速度可以达到40m/s。在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合专门研制的电机可以使粒径范围小到纳米级。剪切力更强，粒经分布更窄。由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备。 

超高速分散机设备等级：化工级、卫生I级、卫生II级、无菌级 
超高速分散机电机形式：普通马达、变频调速马达、防爆马达、变频防爆马达、气动马达
超高速分散机电源选择： 380V/50HZ、220V/60HZ、440V/50HZ
超高速分散机材质：SUS304 、SUS316L 、SUS316Ti
超高速分散机表面处理：抛光、耐磨处理 
超高速分散机进出口联结形式：法兰、螺口、夹箍 

1 表中上限处理量是指介质为“水”的测定数据。

2 处理量取决于物料的粘度，稠度和*终产品的要求。

 

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