Exploration du broyage ultrafin dans les systèmes de Dispersion aqueuse

Les systèmes de dispersion aqueuse impliquent la dispersion de particules solides insolubles uniformément dans l’eau pour créer des suspensions stables. Cette technologie trouve des applications dans diverses industries, y compris les revêtements, les peintures, les encres et les formulations. La stabilité dans les systèmes de dispersion aqueuse est essentielle pour la qualité du produit. Les facteurs qui influent sur la stabilité du système comprennent l’utilisation d’agents tensioactifs, de polymères solubles dans l’eau, les conditions électrolytiques et d’autres variables environnementales. La taille des particules et la distribution granulométrique des particules solides sont des facteurs clés qui influencent la stabilité du système. Pour garantir des suspensions stables à long terme, l’un des principaux défis de la production consiste à obtenir un broyage et un fraisage ultrafins efficaces des particules solides.

Les broyeurs à sable sont couramment utilisés pour le broyage et le fraisage par voie humide ultrafin. Ils sont privilégiés pour leur efficacité de broyage, leur rendement élevé et leur faible consommation d’énergie, ce qui les rend intégrantes dans la production de systèmes de dispersion aqueuse. Les caractéristiques de broyage des différents types de moulins à sable varient considérablement. L’optimisation de l’utilisation des moulins à sable pour un broyage ultrafin efficace et de haute qualité est une préoccupation critique dans ce domaine. Dans cette étude, nous avons préparé des systèmes de dispersion à base d’eau utilisant le noir de carbone comme phase dispersée. Nous avons examiné l’impact des différents types de broyeurs à sable, des méthodes de broyage et des quantités de broyage sur l’efficacité et l’efficience du broyage et avons proposé un procédé de broyage combiné à plusieurs étapes convenant au broyage ultrafin à grande échelle en lots.

Matériaux et méthodesmatériaux:

• Cabot noir de carbone CSX865, Shanghai Chentan Trading Co., Ltd.

• Dispersant MIO1, Rohm et Haas Company

• Dispersant AEC, institut quotidien de recherche chimique

• Dispersant 5029, société Santnopo

• Propylène Glycol, Dow Chemical Company

• Diéthylène Glycol, Yanshan pétrochimique

• Polyéthylène Glycol 200, Fushun Jiachua

• Triéthanolamine, Fushun Jiachua

Equipement:

• ZWS-5 moulin à sable Horizontal, Jiangyin Fine Chemical Co., Ltd.

• M5 nanotaille moulin à sable, Jiangyin Mike Machinery Co., Ltd.

• LS-5 panier moulin à sable, Jiangyin Fine Chemical Co., Ltd.

• Analyseur de taille de particules Laser TopSizer (gamme: 0,2 µm - 2000 µm), Zhuhai Omek Instrument Co., Ltd.

Conditions de broyage:

1. Milieux de broyage: des perles de zircone pures ont été utilisées comme milieux de broyage. Les spécifications des billes de zircone étaient de 1,8 mm à 2,0 mm pour le broyeur à sable à panier, de 0,6 mm à 0,8 mm pour le broyeur à sable horizontal et de 0,3 mm pour le broyeur à sable nanométrique.

2. Taux de remplissage de la chambre de broyage: le taux de remplissage dans la chambre de broyage était de 75%.

Méthodes de broyage:

1. Meulage: le meulage désigne la méthode par laquelle le matériau circule entre le contenant et le moulin à sable, et le matériau doit être constamment remué pendant le meulage.

2. Meulage à plusieurs Passes: le meulage à plusieurs Passes assure que tout le matériel circule à travers le broyeur à sable plusieurs fois dans les mêmes conditions, obtenant ainsi un meulage uniforme.

Distribution granulométrique des systèmes de Dispersion: la Distribution granulométrique des systèmes de Dispersion a été mesurée à l’aide d’un analyseur granulométrique laser. La valeur D90, représentant la taille des particules dans le système de dispersion après broyage, a été obtenue et la valeur m a été utilisée pour caractériser la largeur de la courbe de distribution granulométrique.

Résultats et analyse:

Courbes de Distribution granulométrique: l’analyseur laser a mesuré les courbes de Distribution granulométrique des échantillons expérimentaux. La courbe de distribution cumulative est représentée par la courbe 2.

Impact des différents Types de broyeurs de sable sur les courbes de temps de broyage et de Distribution granulométrique: les résultats ont montré que les différents Types de broyeurs de sable ont des limites de finesse de broyage différentes. Dans des conditions expérimentales, le broyeur à sable nanométrique a obtenu la plus petite taille de particules de broyage, avec une valeur D90 aussi faible que 0,29 µm. Le moulin à sable horizontal suivait, tandis que le moulin à sable à panier présentait la plus grande valeur D90, soit 10,82 µm. En termes d’efficacité de broyage au stade initial (0 min - 30 min), le broyeur à sable à panier a été plus efficace que le broyeur à sable horizontal et le broyeur à sable nanométrique.

Effet des médias de meulage sur l’efficacité de meulage: les caractéristiques des médias de meulage, telles que le diamètre, la densité, la sphéricité et la finition de surface, ont un impact significatif sur l’efficacité de meulage. Dans les moulins à sable, les matériaux sont broyés par la force mécanique générée lorsque les matériaux entrent en contact avec les médias de broyage. Cette force mécanique est générée dans une zone spécifique après le contact entre les deux. Par conséquent, les milieux de broyage plus petits fournissent une zone d’impact plus concentrée, conduisant à une taille de particule plus fine. Les grands médias de broyage, tels que ceux utilisés dans les broyeurs à sable à panier, sont plus efficaces dans la phase initiale de broyage. L’utilisation de milieux de broyage plus petits, comme dans le broyeur à sable nanométrique, entraîne une plus grande efficacité dans les étapes de broyage ultérieures.

Comparaison des différentes méthodes de broyage: en utilisant le broyeur à sable nanométrique, le même matériau a été broyé à la fois par un broyage et par plusieurs passes, et les courbes de distribution granulométrique et les courbes de valeur m ont été comparées. Les résultats ont indiqué que le meulage à passes multiples permettait d’obtenir une efficacité de meulage légèrement plus élevée que le meulage à un seul passage, ce qui entraînait une distribution plus étroite de la taille des particules. Cependant, on a observé que le meulage à plusieurs passes était plus susceptible à la formation de mousse, ce qui pourrait avoir une incidence sur l’efficacité et l’efficacité du meulage. Par conséquent, il est recommandé de ne pas utiliser trop de passes lors de la rectification à plusieurs passages.

Courbe d’efficacité du moulin à sable nanométrique: la production de systèmes de dispersion ultrafine (D90 < 0,5 µm) dépend principalement du moulin à sable nanométrique. La courbe d’efficacité du broyeur à sable nanométrique a été étudiée en broyant le même matériau dans des conditions d’alimentation différentes et en tracant le temps de broyage en fonction des courbes de distribution granulométrique (courbes D90-T).

Conclusion:

1. Différents types de moulins à sable produisent des effets de broyage variables. En termes de finesse de broyage, les broyeurs à sable à panier produisent des résultats plus grossiers, suivis des broyeurs à sable horizontaux, et les broyeurs à sable nanométriques produisent les meilleurs résultats. Au stade initial de broyage, les broyeurs à sable à panier sont plus efficaces que les broyeurs à sable horizontaux, et les broyeurs à sable nanométriques sont moins efficaces.

2. Le meulage à passes multiples présente une efficacité de meulage légèrement plus élevée que le meulage à passage unique, ce qui entraîne une distribution plus étroite de la taille des particules. Toutefois, la formation de mousse peut limiter le nombre de passes utilisées.

3. Avec une augmentation de la quantité de matériau à broyer, l’efficacité de broyage des moulins à sable nanométriques diminue considérablement.

4. Un procédé de broyage combiné à plusieurs étapes, impliquant des broyeurs à sable à paniers, des broyeurs à sable horizontaux et des broyeurs à sable nano-granulométriques, convient pour le broyage à grande échelle et en lots ultrafins de matériaux, ce qui entraîne une efficacité de broyage améliorée.