颜料的分散工艺与设备

颜料在使用介质中的分散工艺及设备的选择主要依据对分散质量的要求、生产分散体的成本以及被分散的颜料剂型（干粉或膏状物），如应用于粘胶纤维原浆着色的颜料，为了使其顺利的通过直径60微米的抽丝孔，颜料的粒子应在1微米左右，而对于其他一些应用场合，过高的分散度是不必要的，因为颜料粒子越细，表面能量越高，更易促使粒子的絮凝，通常要求颜料粒子大小适中，但要求粒径大小分布的比较集中。

    使用颜料的膏状物制备分散质量优良的分散体，所选用的工艺、设备应能使颜料的聚集体尽可能迅速的被粉碎，当然其粉碎效果、粉碎速度在很大程度上取决于颜料膏状物的性质和设备的效率。如果颜料是含量为15%-40%的湿滤饼或并不十分粘稠的膏状物料，则应该选用适合低粘度的立式或卧式球磨机。如图14-3所示的即为常用的立式砂磨机。在转动轴上附有多个旋转盘，其中充满物料及有一定强度研磨介质的砂粒，并带有冷却夹套，以控制砂磨过程中温度范围。

球磨机已在油漆、油墨工业中应用多年，尤其适用于低粘度的物料，如溶剂型油墨。球磨工艺是获得高质量水性颜料分散体的有效方法之一。球磨工艺是借助于研磨介质（球状、卵石状的钢球、瓷球、鹅卵石或特殊性能的砂粒）的滚动产生撞击和强的剪切力使颜料粒子分散。在保证研磨介质能比较自由的滑动与翻滚的条件下，适当提高物料粘度。研磨介质与颜料质量的比值、研磨时间及转数应根据被粉碎物料的性质及要求的分散细度而决定。球磨机工艺具有成本低、操作方便等优点；但其缺点是分批操作，设备清洗较难。

   研磨低粘度物料还可以采用其他类型的设备，如Kady磨，它是一种具有特殊的转子、定子的高速振动磨，可以对被粉碎的颜料粒子施加相当高的剪切力；又如推荐使用的高压喷射泵设备，是由一个活塞泵组成，将低粘度的颜料浆状物以很高压力（70MPa）对着特殊高硬度的分散阀金属表面喷射，此时颜料的聚集体借助于在分散阀表面之间的强剪切力而被粉碎，当然，对于粘度浇地的颜料浆的分散也可以考虑采用胶体磨、锥体魔以及高速搅拌机等设备。

在文献中介绍了由德国Netzsch公司生产的不同结构类型的球磨机。如Attriboren球磨机（搅拌轴式）、Agitator RM卧式偏心轮搅拌球磨机、LMJ型卧式棒状搅拌球磨机、Molinex KE型和KE-S型球磨机、Agitator RM型棒状立式搅拌球磨机等。其中RM型立式搅拌球磨机的效果最 佳，它在一个筒型搅拌轴上及球磨机桶体内壁上均装有碳化钨的棒状搅拌设备，桶体四周及搅拌轴内通入冷却水，以控制在30度左右进行粉碎。该型号的设备研磨效率高，通过一次研磨即可使粒径从5-8微米降低到1微米的细度，在研磨过程中不易发生过热或粒子重新凝聚、结晶等现象。

用于油漆、油墨工业上的高粘度颜料膏状物，不能由颜料的含水量较大的滤饼来制备，必须是用颜料干粉加入适量水及适当的表面活性剂来制得粘稠膏状物；或者采用高效的压滤机，增加过滤时压力，获得含固量高的滤饼；或者将含固量较低的滤饼，在搅拌下加热脱水制得高含固量的滤饼。通常依据被粉碎的膏状物性能，选用三辊机、双臂Z-型捏合机及螺杆传动类型的混合分散设备。

三辊机是油墨工业中最基本的分散设备，尤其适用于粘稠物料。分散过程中膏状物以薄膜形式从一个辊子转移到另一个辊子，相邻的两个辊子由于相对转数不同，对颜料粒子施加压力、剪切力，从而导致集体粉碎。其研磨效率与物料的粘性（连结料的粘性）有关，与三辊机的辊速比、辊间压力也有关系。如图14-4即为三辊机的结构示意图。

    对于粘度更高的颜料膏状物，更有效的分散设备是选用双臂Z-型捏合机。如图14-5表示的Z-型捏合臂反向转动的双臂Z-型捏合机的示意图。

膏状物在混合过程中受到两个叶片之间以及捏合臂与机体壁之间的剪切力作用而粉碎。重要的是物料必须有很高的粘度，否则不能达到正常的分散目的。此工艺的缺点之一是在过短的加工时间内不易保证物料全部集体均达到预期额分散目的，捏合机不仅用于一般的分散工艺，更多的用于颜料的挤水转相及某些颜料（如CuPe）的后处理过程。