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環保水性涂料的高效分散技術與設備
發布時間：2020-02-27
來源：TGM 瀏覽：次
涂料實際上是近代工業發展的產物，但是卻有著悠久的發展歷程。伴隨著高分子材料的出現，人們日常生活及工業發展都發生了顯著轉變。在精細化學產品引領之下，原有油漆品質得到了顯著提升。近幾年，涂料銷售數量在化學工業產值已經超過5%，并且呈現穩定增長態勢，這也就說明涂料在國民經濟發展建設中的重要作用。
1 涂料組成及類別
1.1 成膜物
成膜物主要由兩部分構成，分別為高分子材料及油脂，是涂料覆蓋涂物表面的重要組成部分。成膜物作為涂料組成基礎，自身物理性能及化學性能對涂料具有直接性影響。涂料底漆必須具有良好依附性及防銹性，這樣才可以和面漆緊密結合；面漆需要具有良好的絕緣性及裝飾性。按照經濟因素及實際要求，應該首先對成膜物進行選擇，進而再對其他組成成分進行分析。
1.2 分散稀釋劑
正常情況下，成膜物質黏度都相對較大，屬于高分子聚合物。有機溶劑作為分散介質，具有協調涂料黏度，讓成膜物分散成為液體的作用，保證涂料可以直接施工應用。涂料施工及成膜完畢之后，有機溶劑將會揮發到大氣內，成膜物質將會在物體表面形成保護膜。涂料內揮發物主要為水和有機溶劑，但是有機溶劑在揮發之后會造成環境污染，應該對使用數量進行嚴格控制。
1.3 顏料及填料
顏料及填料，在實際應用過程中無法單獨成膜，需要借助有關手段將其和成膜物質相融合，在涂料固化之后成膜。換言之，涂膜在顏料及涂料中的應用，充當輔助物質作用。
顏料可以為涂料提供各種各樣的顏色，具有良好的裝飾效果。除此之外，顏料在提升物料膜抗酸堿、抗化學性能上也具有良好的作用。填料，也被稱之為體質顏料，雖然著色效果并不明顯，但是可以有效提升涂料性能，并且降低涂料生產成本。
2 環保水性涂料分散技術與裝備
2.1 顏料及填料分散機理
涂料具有多種類別，但是生產原理基本相同。整體來說，涂料都屬于顏料、溶劑、漆料混合之后的體系，在涂布作用之下，均勻涂抹在物體表面，固化之后形成薄膜。雖然說起來相對簡單，但是實際上并不容易。色漆屬于粘稠性漆料，主要由溶劑和助劑構成，整個體系包含多種相界面，不同成分始終處于相互作用狀態下，進而該體系穩定性較低，非常容易出現相界面分離問題。但是色漆生產需要在相對穩定狀態下，一旦出現分離問題，色漆粘稠性就會受到顯著影響，這種涂料在施工之后所取得的效果也并不理想。因此，色漆不僅僅是不同組成物的簡單攪拌，而是應該借助有效分散手段，分散到漆料結構內。
從廣義層面來說，固體物質分布在液體或者是氣體狀態中，被稱之為分散。對于涂料來說，分散主要表示顏料均勻分布在樹脂溶液中，并且處于相對穩定體系下。顏料在涂料內分散相對繁瑣，基本上可以劃分為三個階段，分別為濕潤階段、解聚階段與穩定化階段。
2.1.1 濕潤階段
顏料顆粒表面在涂料生產內應用，最表層一定會接觸水分及空氣，不同顆粒之間縫隙也都會被空氣填滿。顏料想要均勻分散到漆料中，前提條件就是需要應用漆料替代水分及空氣，同時，在顏料顆粒表面構成包覆膜。漆料替代水分及空氣同時在顏料表面形成包覆膜的過程，就是顏料濕潤階段。
2.1.2 解聚階段
顏料在漆料中分散，漆料僅僅和顏料顆粒表面接觸是遠遠不夠的，主要原因是由于顏料無法處在穩定分散狀態下。所以，這就需要施加外力，對顏料顆粒進行分解，將其體積都變為原級顆粒，增加顏料顆粒和涂料基礎面積。借助外力施加，讓顏料恢復到原級顆粒的過程，被稱之為解聚階段。
2.1.3 穩定化階段
顏料想要在漆料體系內穩定分布，主要借助兩種機理實現，這兩種機理分別為空間位阻穩定作用及電荷穩定作用。正常情況下，在水溶液環境下，顏料顆粒介電常數相對較高，電荷所具備的穩定作用十分顯著。
顏料顆粒正負離子在吸附之后，會逐漸向相反溶液轉移，進而在溶液表面形成帶電粒子薄膜。粒子表面在聚集相反粒子電荷情況下，就會構成雙電荷層，這種粒子分布也被稱之為平衡粒子。雙電荷層伴隨著溶液深度的增加，數量不斷下降。兩個粒子在相互接觸過程中，并不出現電荷排斥，必然會造成顏料顆粒電荷重新分布，增加粒子之間斥力，分散體系就可以處于穩定狀態，這個階段也被稱之為穩定化階段。
2.2 環保水性涂料分散裝備
2.2.1 高速分散機
高速分散機，是涂料眾多分散裝備中結構最為簡單的一種。在運行過程中和砂磨機相結合充當顏料預混合裝備，在部分情況下，高速分散機也可以成為單獨顏料分散裝備。高速分散機中最為關鍵的零件為分散葉輪，分散葉輪邊緣呈現彎曲齒狀，傾斜角度大約在30°左右，每一個齒面在運行中都會產生沖擊力。實際上，物料從齒面內部向邊緣運動，這就屬于剪切作用。漆料往返于齒面及邊緣，處于加速及減速狀態下，黏度也就會逐漸下降。
高速分散機優勢為：結構簡單，實際操作及后期養護便捷，生產效率較高，伴隨著高速分散機裝備類別不斷增加，進而應用范圍越加廣泛。
2.2.2 砂磨機
砂磨機產生于上世紀50年代后期，首次在我國應用是上世紀60年代。砂磨機自身體積相對較小，可以連續開展分散操作，運行效率較高，進而得到了廣泛應用，同時，逐漸替代了球磨機在涂料生作用。
砂磨機主要由五部分構成，分別為研磨筒體、分散盤組件、電機、機架及主軸。
3 結語
環保水性涂料在應用中，并不會對生態系統造成污染，具有良好的發展前景，在涂料行業內占比不斷提升。但是環保水性涂料在實際生產時，顏料分散依舊采取傳統分散技術及裝備，生產效率相對低下。本文對環保水性涂料分散技術與裝備進行了分析研究，了解了不同分散技術及裝備應用優勢，希望能夠對環保水性涂料中顏料分散，提供優質技術及裝備保證。
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