Préparation de Dispersions d’eau de Pigment minéral Nano hématite à l’aide de broyage à billes à haute énergie

Résumé: cette étude examine la préparation de dispersions d’eau de pigments d’hématite de taille nanométrique par broyage à billes à haute énergie, en utilisant l’hématite comme matière première et un copolymère d’anhydride maléique et d’acétate de vinyle (PMV) comme dispersant. La recherche explore l’impact du temps de broyage, du milieu de broyage et du dosage du dispersant sur la taille des particules et le potentiel zêta des dispersions. Les principales conclusions comprennent que les conditions optimales impliquent une vitesse de rotation du broyeur à billes de 500 tr/min, un temps de fraisage de 5 heures, un dosage de dispersant de 0,25 g par gramme de pigment et un rapport de masse de 2:3 pour les billes de zircone de 2 mm et 0,5 mm de diamètre. Dans ces conditions, nous obtenons des dispersions d’eau de pigment hématite avec une granulometrie moyenne de 230 nm et une stabilité de dispersion granulometrique satisfaisante.

Introduction: les pigments minéraux ont une riche histoire d’utilisation en raison de leurs diverses couleurs résultant de variations dans la composition minérale. Cette étude se concentre sur l’hématite, un minéral commun, comme matière source. Hématite et#39; S les applications potentielles sont renforcées lorsqu’elles sont réduites à des particules de taille nano. Les propriétés de dispersion de ces nanoparticules jouent un rôle crucial dans leur performance. Pour obtenir une dispersion optimale, nous explorons les effets des paramètres de fraisage.

Section expérimentale:

1. Matériel et équipement:

• Copolymère PMV (auto-fabriqué)

• Hématite (catégorie industrielle)

• Broyeur à billes planétaire Pulverisette 7

• LS13320 analyseur de taille de particules laser

• DHG four électrique de séchage rapide à température constante

• NEXUS-670 Fourier-transform spectromètre infrarouge et Raman

• 501 bain à température constante

• JS94J instrument de microélectrophorèse (instrument de potentiel Zeta)

Broyage à billes de Pigments minéraux à haute énergie: le procédé de broyage consiste à mélanger 0,5 g de pigment hématite avec une quantité spécifiée de dispersant, des billes de zircone et 10 mL d’eau distillée dans un réservoir de broyage. Le fraisage se déroule à 500 tr/min, et les dispersions#39; La taille, la distribution et la stabilité des particules sont mesurées après le fraisage.

Test de stabilité de la taille des particules et de la Dispersion: nous analysons la taille des particules et la distribution des dispersions de pigments hématites fraisés à l’aide d’un analyseur de taille des particules laser. De plus, nous prélevons 2,0 g d’échantillon sec, le placons dans un tube gradué de 20 mL, ajoutons de l’eau pour atteindre 20 mL, et sonicate pendant 15 minutes. La taille des particules est mesurée périodiquement pour évaluer la stabilité de la dispersion.

Mesure du potentiel zêta: les mesures du potentiel zêta nous aident à comprendre les interactions particule-particule. Le potentiel Zeta est mesuré à l’aide d’un instrument de microélectrophorèse (instrument de potentiel Zeta) dans des conditions spécifiques.

Résultats et Discussion: 

2.1 Impact du Dosage de Dispersant sur la taille moyenne des particules: a un temps de broyage de 5 heures et un rapport massique de 2:3 pour les billes de zircone de 2 mm et 0,5 mm de diamètre, effet du Dosage de Dispersant sur la dispersion des pigments hématites.#La taille moyenne des particules est étudiée. Les résultats montrent que lorsque la dose de dispersant augmente, la taille moyenne des particules diminue. Pour un dosage de dispersant de 0,25 g par gramme de pigment, la taille moyenne des particules est réduite à moins de 300 nm. Au-delà de ce point, de nouvelles augmentations de la dose de dispersant ont un impact minimal.

2.2 Influence du temps de broyage sur la taille moyenne des particules: avec un dosage de dispersant de 0,25 g par gramme de pigment et un rapport massique de 2 à 3 pour les billes de zircone de diamètre 2 mm et 0,5 mm, on examine l’influence des différentes durées de broyage sur la taille moyenne des particules des dispersions de pigments hématites. Les résultats indiquent qu’à mesure que le temps de broyage augmente, la taille moyenne des particules diminue, se stabilisant à environ 230 nm après 5 heures.

2.3 Impact des milieux de broyage sur la taille moyenne des particules: on étudie l’effet des différentes tailles et quantités de billes de zircone sur la taille des particules des dispersions pigmentaires d’hématite broyées. Une combinaison de billes de zircone de plus grand diamètre avec une quantité plus faible et des billes de zircone de plus petit diamètre avec une quantité plus élevée donne les meilleurs résultats de fraisage.

2.4 stabilité du Dispersant: la stabilité des quantités de Dispersant est vérifiée. Au fil du temps, les dispersions avec des quantités de dispersants plus élevées présentent des particules de plus petite taille et une plus grande stabilité.

2.5 Influence du Dispersant sur la taille moyenne des particules: le type de Dispersant influe également sur la taille moyenne des particules. Dispersant Commercial#1 et le PMV produisent des particules moyennes plus petites, tandis qu’un copolymère de polyacrylamide donne des particules plus grandes en raison de son hydrophilie élevée.

Conclusion: cette étude met en évidence le succès de la préparation de dispersions d’eau de pigment d’hématite de taille nanométrique par fraisage à billes à haute énergie. Les conditions optimales impliquent des paramètres spécifiques: une vitesse de rotation du broyeur à billes de 500 tr/min, un temps de fraisage de 5 heures, un dosage de dispersant de 0,25 g par gramme de pigment et un rapport massique de 2:3 pour les billes de zircone de 2 mm et 0,5 mm de diamètre. Ces conditions produisent des dispersions d’eau de pigment hématite avec une taille moyenne des particules de 230 nm et une stabilité de dispersion granulométrique adéquate.