Основная проблема поддержания стабильности материала в условиях дисперсии с высоким сдвигом заключается во взаимодействии между механизмом его физического действия и свойствами материала. Это, в частности, проявляется следующим образом:
1. Изменения поверхностной энергии частиц, вызванные механическим напряжением
При дисперсии с высоким сдвигом частицы подвергаются сильному сдвигу, удару и центробежной экструзии в зазоре статора-ротора, что увеличивает поверхностную энергию. Агломераты могут быть быстро разрушены, но частицы с высокой поверхностной энергией склонны к повторной адсорбции силами Ван-дер-Ваальса, что приводит к вторичной агломерации. Например, нанокарбонат кальция, диспергированный в матрице HDPE, изначально хорошо диспергируется, но повышенная поверхностная активность вызывает агломерацию во время хранения.
2. Термические эффекты, приводящие к разрушению диспергатора или изменению фазы
Тепло, выделяемое трением в процессе высокого сдвига, может превышать 50°C, особенно при небольшом зазоре статора и ротора. Высокие температуры могут разрушить адсорбционный слой молекул диспергатора. Например, полиэфирные диспергаторы могут десорбироваться или разлагаться под воздействием тепла, теряя свой стабилизирующий эффект. Кроме того, термочувствительные материалы, такие как высокомолекулярные полимеры, могут сшиваться или разлагаться, изменяя реологические свойства системы.
3. Неравномерное распределение диспергаторов и нарушение динамического равновесия
Высокоскоростное перемешивание может привести к неравномерному распределению диспергатора. Высокомолекулярные диспергаторы могут потерять свой стабилизирующий эффект из-за разрыва цепи под действием сдвига. Избыточная концентрация может привести к «эффекту мостика», способствуя флокуляции. После остановки оборудования динамическое равновесие, вызванное сдвигом, теряется, что приводит к миграции частиц и агрегации посредством броуновского движения.
4. Необратимые изменения морфологии частиц и свойств интерфейса
Высокий сдвиг может повредить частицы, увеличивая шероховатость поверхности или изменяя морфологию кристаллов. Например, пигменты талька, измельченные при высоком сдвиге, образуют трещины на краях, увеличивая площадь поверхности и ускоряя адсорбцию примесей. Дисперсионная среда на основе силиконового масла также теряет вязкоупругость после многократного сдвига, что снижает ее способность обволакивать частицы.
5. Ограничения параметров процесса и конструкции оборудования
Зазор статор-ротор, скорость вращения и время сдвига напрямую влияют на дисперсию. Если зазор слишком мал или скорость слишком высока, частицы могут быстро измельчаться. Однако скорость сдвига может превысить критическое значение, увеличивая вероятность столкновения частиц в турбулентной зоне. Например, когда смеси полипропилена и полистирола превышают 720 об/мин, чрезмерный сдвиг ослабляет прочность связи интерфейса, снижая ударную вязкость.
О компании Epic Powder Machinery
Epic Powder Machinery — ведущий производитель струйных мельниц, специализирующийся на предоставлении высококачественных решений для обработки порошков. Благодаря многолетнему опыту и передовым европейским технологиям мы стремимся помочь вам достичь превосходной дисперсии и стабильности материала.
Для получения дополнительной информации или по вопросам, пожалуйста, обращайтесь связаться с намиНаша команда готова помочь вам с индивидуальными решениями, отвечающими вашим потребностям.
