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眾所周知，炭黑是*難分散的顏料之一，因此炭黑比任何其它顏料更需要徹底分散在載體中。雖然幾乎所有炭黑用戶都或多或少地掌握一些有效分散炭黑的技巧，但對炭黑分散過程和機理的了解就顯得相對薄弱，所以有必要在此對炭黑的分散過程和機理做一簡要描述。
  （一）、炭黑顏料的分散過程和機理
  炭黑的分散過程是物理過程，在這個總過程中還包括許多獨立的子過程。炭黑在另一種介質中被分散，實際就意味著炭黑粉末中的附聚物被破壞為較小粒子，并同時被介質所潤濕。炭黑的分散過程也伴隨有炭黑粒子的隨機均勻分布過程，如果介質粘度較低，則已分散的炭黑粒子就會由于粒子間的吸引力而容易聚集，即所謂的顏料粒子再附聚作用。這種作用會降低炭黑的著色強度，為防止再附聚作用的發生，必須使炭黑分散狀態穩定化。
  炭黑的分散過程可以分為以下四個階段：
  1、破碎：由于商品級炭黑顏料的通常細度(45μm)遠遠不符合下游領域的*終要求，所以在使用炭黑時必須對炭黑進行破碎分散操作，也只有將炭黑破碎分散到一定細度范圍時，才能使炭黑的著色性能或其它所需要的性能充分發揮出來。例如，發生在擠出機、捏合機、三輥機、密煉機、高攪機、球磨機、砂磨機等中的操作過程均是顏料的破碎。做為顏料的特性，炭黑的破碎程度同樣與自身粒子的“堅牢度”有關。
  2、 潤濕：自由炭黑粒子表面與周圍介質的相互作用是炭黑被潤濕的重要因素。炭黑潤濕的能量關系可用熱力學定律來解釋，其中炭黑表面張力和表面能是潤濕熱的重要輔助參數，也可以從動力學角度描述炭黑粉末和附聚物的潤濕過程。潤濕時間不但與炭黑粉末的孔隙及幾何結構有關，還隨介質粘度提高而增加，并隨潤濕張力增大而減少。在實用條件下，升高溫度可以加速潤濕過程，但溫度升高(粘度降低)又會導致剪切力(破碎作用)降低。潤濕體積可作為炭黑孔體積或填充密度的量度，它與炭黑的相對著色強度密切相關，因此間接與炭黑在*終制品中分散質量有關。所以，在實際操作中為了提高炭黑的分散性，往往在介質中摻入了低分子量的添加劑(如增朔劑或粘度促進劑等)。
  3、分布：通過提高加工溫度和降低體系粘度，使體系處于湍流條件下；以及延長炭黑在加工設備內的停留時間；可以使被潤濕的炭黑粒子達到*佳分布。但是，在實際操作中，延長停留時間將受到產量要求的限制。因此，對于塑料行業，通常在注朔機和擠出機中安裝魚雷頭、多孔板、剪切部件以及加設捏合段和采取其它設計措施，以提高破碎作用和延長停留時間。


 

碳黑分散機，專門針對生產中的電子和鋰電池漿料的超細粉體原材料易產生團聚物且很難有效進行超細分散研制而成；碳黑漿料通過超細分散機后，將團聚的微細粉體團聚物充分打散，達到分散解聚作用，并且物料通過工作腔后都能實現快速高效的分散，發熱量小，且無任何死角產生。設備針對高粘物料的特殊性進行結構優化，物料經過分散加工后，通過特制的甩料盤，將物料迅速輸送至泵外，確保無物料外漏；無需介質冷卻密封件，所以不會產生外界介質對物料的污染。

碳黑分散機適用于粘稠度較大的一次性通過完成生產加工的工藝要求，特殊的多層的定、轉子結構具有顯著超細分散和破碎性能，當物料從設備進口被自動吸入工作腔后，經過多個剪切面，產生了成百上千次強烈地剪切、撞擊、研磨和空穴等綜合作用，使物料達到充分的分散、破碎和細化的效果。與傳統分散設備相比具有結構簡單、分散細化加工快速完成，且效果顯著、能耗低、易維護等優點。

影響分散乳化結果的因素有以下幾點：

1 分散頭的形式（批次式和連續式）（連續式比批次好）

2 分散頭的剪切速率 （越大，效果越好）

3 分散頭的齒形結構（分為初齒，中齒，細齒，超細齒，約細齒效果越好）

4 物料在分散墻體的停留時間，乳化分散時間（可以看作同等的電機，流量越小，效果越好）

5 循環次數（越多，效果越好，到設備的期限，就不能再好）

線速度的計算

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。 

– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s) 
g 定-轉子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素： 

– 轉子的線速率

– 在這種請況下兩表面間的距離為轉子-定子 間距。
IKN 定-轉子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm 

速率V= 3.14 X D（轉子直徑）X 轉速 RPM / 60

碳黑分散機的高的轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是*重要的。根據一些行業特殊要求，依肯公司在ERS2000系列的基礎上又開發出ERX2000超高速剪切乳化機機。其剪切速率可以超過200.00 rpm，轉子的速度可以達到66m/s。在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強，乳液的粒經分布更窄。由于能量密度極高,無需其他輔助分散設備,可以達到普通的高壓均質機的400BAR壓力下的顆粒大小.

2、碳黑分散機設備特點

ERS碳黑分散機設備與傳統設備相比：

☆高效、節能

傳統設備需8小時的分散加工過程，ERS設備1小時左右完成，超細分散效果顯著，能耗*降低；

☆高速、高品質

傳統設備的攪拌轉速每分鐘幾十轉，帶分散功能的轉速每分鐘1500轉以內，只完成宏觀分散加工，超細分散能力極為有限；ERS碳黑分散機設備的轉速每分鐘10000～15000轉之間，超高線速度產生的剪切力，瞬間超細分散漿料中的粉體。

⑵ERS設備與同類設備相比：

☆多層多向剪切分散

同類設備的定轉子等部件結構單一，多級多層的結構是單純重復性加工，相同的齒槽結構易發生物料未經分散便通過工作腔的短路現象；

ERS設備的定轉子結構采用多層多向剪切概念，裝配式結構使物料得到不同方向剪切分散，杜絕了短路現象，超細分散更為徹底。

 高的轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是*重要的。根據一些行業特殊要求，依肯公司在ER2000系列的基礎上又開發出ERS2000超高速分散機。其剪切速率可以超過14000 rpm，轉子的速度可以達到40m/s。在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強，粒經分布更窄。由于能量密度極高,無需其他輔助分散設備。 

超高速分散機設備等級：化工級、衛生I級、衛生II級、無菌級 
超高速分散機電機形式：普通馬達、變頻調速馬達、防爆馬達、變頻防爆馬達、氣動馬達
超高速分散機電源選擇： 380V/50HZ、220V/60HZ、440V/50HZ
超高速分散機材質：SUS304 、SUS316L 、SUS316Ti
超高速分散機表面處理：拋光、耐磨處理 
超高速分散機進出口聯結形式：法蘭、螺口、夾箍 

1 表中上限處理量是指介質為“水”的測定數據。

2 處理量取決于物料的粘度，稠度和*終產品的要求。

 

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