陶瓷色料

爱赢娱乐网纳米分散液推动无机颜料之陶瓷喷墨

  爱赢PuhlerGroup,派勒国际控股集团-广州派勒机械设备无限公司亚太区发卖总监。

  纳米科技是本世紀科技成长的主要手艺范畴,藉由纳米科技之成长,将创制另一波手艺立异及财产。其使用范畴很是普遍,广泛电子财产、光电财产、医药生化保健品财产、化织财产、建材财产、属财产、根本财产,…等,截至2009-10-26号笔者加入完“2009第八届中国国际纳米科技(湘潭)研讨会”笔者颁发完“《纳米粉体之超细纳米研磨手艺交换》”后收到良多行业资深人士的来信来电,就纳米研磨设备的引见到,如斯次文章颁发若何将分离剂,纳米研磨机,配方工艺更好的连系起来。继之后再次发觉更多新型纳米行业范畴取我司之PHN超细纳米研磨设备正在其产物中的使用,暂不逐个列举。非论其使用之范畴若何,所需要用的材料均为次微米或纳米级细度的材料。若何获得纳米級的粉体及若何将纳米級的材料於恰当的界面改质后成功地使用到其最終的产物,已成为目前产,经及学术界配合之研究课题。本文将引见若何将量身打制的润湿分离剂,操纵超细纳米研磨机为东西,将其包覆正在纳米粉体概况上做一恰当之改质,以期获得不变且纳米化的最終产物。

  笔者处置公司研磨机发卖营业数年,且已曾受邀正在国内大专院校﹑工研院﹑中科院及国表里企业针对”新一代高效率纳米研磨的现况及成长”从题,并已规划过数百多个案例,正在国表里已发卖数百工场实绩。其次要使用范畴能够1998年为区分点。跟着3C产物之轻、薄、短小化及纳米细度材料使用之白热化,若何将超威细研磨手艺使用于纳米材料之制做及分离研磨已成为当下之主要课题,1998年以前,企业界所面对的问题为若何提高分离研磨效率以降低劳力成本,如染料﹑涂料﹑油漆、油墨﹑铅笔、食物、…等财产。而1998年当前,财产手艺瓶颈则为若何获得微细化(纳米化)材料及若何将纳米化材料分离到最终产物里,如光电业TFTLCD﹑Jetink﹑磁性材料﹑保健品﹑生物制药和细胞破裂﹑氧化物﹑纳米材料﹑电子财产﹑光电财产﹑医药生化财产﹑化纤财产﹑建材财产﹑金属财产﹑番笕、皮革、电子陶瓷、导电浆料、胶印油墨、纺织品、生物制药、喷绘油墨、芯片抛光液、细胞破裂、化妆品、喷墨墨水、陶瓷喷墨、金属纳米材料、塑料材料、特种纳米航空材料等行业。

  目前各大陶瓷出产企业纷纷推出别具特色的陶瓷喷墨打印产物,特别是凹凸面的高清晰喷墨打印陶瓷砖,令人耳目一新。毫无疑问,喷墨打印手艺的春天曾经到来!虽然陶瓷喷墨打印手艺正在我国只要几年的成长汗青,还存正在着一些手艺性的问题(拉线、烧成后发色不不变、敞亮的红色墨水不克不及制备)、成本的问题(喷头、墨水的焦点手艺正在外国企业手中,导致喷头、墨水偏高)、新贸易模式的问题(新产物办理轨制还需要冲破、陶瓷喷墨打印设想和研发系统尚未成熟、针对多量采购的个性化供应链系统尚未成形)等。跟着博今科技、道氏制釉、明朝科技、金鹰色料、万兴色料等国产墨水企业对于陶瓷墨水质量的不竭提拔,跟着泰威、美嘉、精陶等喷墨打印机企业曾经控制了除喷头外的机械从动化系统、软件系统,喷墨打印手艺将正在中国这一全球最大市场获得更大范畴的使用。但喷墨的研磨最终细度和不变成了所有出产企业所面对的一题,正在手艺方面,除了拉线、发色的问题以外,笔者加入了广州5月份的国际陶瓷工业展后认为喷墨的多功能化、喷墨打印快速化、喷墨手艺取薄板更好的连系、墨水固含量的提高、胶状化学物质的平均分布及不变性的提拔、水性陶瓷墨水的研制、模具的设想和利用也是此后的成长标的目的。

  针对现正在陶瓷喷墨行业产物颜色品种多,批量大,产物不容易研磨,大师能够对纳米研磨机的型号进选择,以下为PUHLER派勒最新推出针对现正在陶瓷喷墨行业产物颜色品种多,批量大,产物不容易研磨,大师能够对纳米研磨机的型号进选择,针对现正在陶瓷喷墨行业产物颜色品种多,批量大,产物不容易研磨,派勒集团推出了研磨腔体为0.5L、6L、10L、25L、60L、150L、1200L多型号纳米砂磨机,第二代PHESupermaxFlow1200超大型卧式超细砂磨机及制制部同事合影。

  非论是保守财产提拔研磨效率求快或是高科技财产纳米化材料求细需求,污染节制都同样主要。所以细﹑快﹑更少污染已成为新一代分离研磨手艺最主要的课题。

  本文将针对纳米级研磨的现况及成长﹑纳米级分离研磨手艺的道理﹑纳米级研磨机的构制﹑现有设备的来历﹑使用实例及留意事项﹑结论及等六大从题加以切磋。

  前,纳米粉体的潜正在市场規模将达3,400亿美。多来,世界各地的纳米专家不竭地正在开辟纳米粉体的新使用,如:有人但愿能将保守工业产物纳米化,以提拔产物的价值及机能,其使用的范畴诸如涂料、油墨、塑膠、树脂、功能性色膏、陶瓷粉,…等保守财产的纳米化;又有人想操纵纳米材料的特征开辟出消费性新产物,如光学膜、光触媒、保健品、医药等产物,纳米科技可说是财产的另一次大!

  然而,虽然US-NSF斗胆地預测纳米市场的潜正在規模如斯大,同时美、日、德等国度亦已投入相当大之人力物力来开辟纳米粉体的使用(如Degussa公司开辟纳米级之SiO2,….等),然而正在2003一中,全世界的纳米陶瓷粉的产值仅为1.5亿美金,取預测值相距太远!其缘由不过乎如下:

  纳米粉体仍无法成功地被使用于量产阶段,其次要缘由为出产者尚未将保守工业于纳米化时,控制居处有制程的前提,此中包罗工艺配方的设想,纳米粉体的前处置,纳米粉体的前提等,特别是纳米粉体因凡得瓦尔的感化发生团聚的现象,只靠保守的分离手艺,并无法将纳米粉体分离开来,因而要成功地将保守工业纳米化,起首要领会的环节手艺,便是若何先将纳米粉体恰当地,使其正在添加到下一个界面后仍为纳米粒子,沒有团聚的现象发生。说到这里,大师不难领会为何至今仍有那么多纳米粉体无法成功地被使用!其次要缘由为市道上大部门的纳米粉体皆尚未被恰当地改质,因而无法间接使其成功地被使用到纳米产物的开辟取制制。

  到今日为止,市道上至多有200种纳米产物已被开辟出来,可惜的是大部门的粉体如inkjet、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2及ATO、ITO…等粉体皆尚未被依需求而量身打制地改质,所以无法成功地被使用。同時,至多有成千上萬之企业想处置纳米产物的开辟,但大部份的人找不到适合他们用的改质过的粉体,所以若何先将纳米粉体做一恰当地改质,并使其能够成功地使用到产物端,将是处置纳米科技的人不成不学的課程!

  目前市道上已有多家的化学品公司及新成的纳米通用分离液公司,可供给一些通用尺度的纳米分离液,但因市道上大部门的纳米分离液尚未被量身打制地改质,因而仍无法间接使其被使用到最终纳米产物的开辟取使用。其缘由为当尚未被恰当改质的纳米分离液于添加到最終的产物时,往往因界面不相容而发生团聚之现象发生,所以纳米的结果并无法被展示出来。若有些使用将纳米的ZnO涂布到光学膜上,因为该ZnO粉体並未先做恰当的界面改质,所以光学膜于涂布該ZnO粉体后抗UV之结果非但沒有添加,穿透卻反而大幅低!

  PUHLER派勒公司为了帮客户解決上述问题,自2003起,已取新材料开辟核心处置纳米研究的专家合做,并将设备取工艺进行同步伐整和研发新机型(请上图一所示),担任帮客户开辟并量身打制所需的概况改质分离剂,供给帮客戶完整的办事,使想处置纳米材料使用的客戶能够心想事成!

  正在导入界面改质手艺概念前,先前大师可操纵三辊研磨、分离机、珠磨机、搅拌磨…等分离研磨设备将材料分离研磨到微米或次微米級,但却很难达到纳米级的细度!其次要缘由为一旦材料的颗粒大小被机械分离研磨纳米化后,此时粉体的比概况积急剧添加,凡得瓦尔效应及布活动转为较着,粉体因此容易再度凝结正在一路,所以不管再怎样分离研磨,粒径老是不下来!

  为解決此问题,我們正在此介紹一个很是无效的方式-化学机械制程法。此制程的次要概念如下图一所示,将量身打制好之界面改质剂,操纵高速搅拌珠磨机(highspeedagitatedbeadsmill)为东西,将纳米粉体做恰当之界面改质,以避免纳米粉体之再凝结,一曲分离研磨到粒径达到要求为止。

  正在利用化学机械制程法時,搅拌磨机于纳米粉体的分离研磨及概况改质的过程中,

  供给良多的长处,并饰演着主要的脚色。本系统采用了湿法分离研磨方式,由于是湿法,所以浆料温度的变化较不因研磨而急速上升,也因而能够选用较小的磨球,如0.05-0.3mm磨球为氧化锆珠,再搭配研磨机高线m/s),以缩短分离研磨及反映所需的时间。本制程的另一个益处为所有的研磨参数,如搅拌器的转速、磨球的充填、量、产物温度,…均能够因需要而调整到最佳化的研磨前提,并能够等比放大(scaleup)以供日后正式量产時利用。正在利用化学机械制程法時(请上图二和下图图三所示),我们只需先行将概况改质剂插手想要改质粉体浆料內,再依最終的粒径要求来设定研磨机所需的耗损电及比能量值(specificenergy),操纵轮回研磨操做工艺流程模式(circulationoperationmode)来做分离、研磨及界面改质之工做,研磨机运转過程中将从动停机,如斯能够确保研磨质量之均一性。

  由过去的经验得知,正在分离或研磨纳米粉体的浆料时,未添加恰当的概况改质剂,单靠研磨机的机械量来做分离研磨,一般只能分离研磨到300~800nm就无法再将粒径往下,其由为当粒径小于300nm时,粉体的比概况积急速上升且凡得瓦尔效应加剧,此时粉体处于很是不不变且容再凝结的形态,即便堆积的粉体被磨球打开来,也很是容再凝结回来,除非添加恰当的概况改质剂,才可能继续降粒径往下到一次粒径的大小。

  一般处置浆料概况的方式,有藉由复杂交互感化,如靜电、体及体积解除感化等构成固体或液体概况的不变形态,其目标不过乎是避免粉体再凝结的发生,此中最简单的方式为藉由PH值的调整,来让纳米粉体概况带电荷,使粉体取粉体間发生电斥,然而,纳米粉体因受限于其最終产物使用及配方的,合用此方式的使用并不多;第二种常用的方式为藉由体感化来构成固体取固体,固体取液体間的不变形态,此方式最常选器具高量的高或单体来当分离剂,当浆料的粒径要求为微米或亚纳米时,此方式结果相当好;但当所想分离或研磨的浆料的粒径要求小于100nm时,仍选器具高量之高或单体来当分离剂,当粉体被纳米化時,浆料内的大部门体积已被高量的高或单体所构成的障礙物所占领,此时浆料容碰到下的问题:

  2.浆料的粘度因此提高,晦气研磨机內小磨球的活动,导致最初的粒径细度不下来

  3.粉体容发生再凝结的现象,导致纳米现象无法发生,为避免上述问题的发生,本文所介紹的化学机械制程法,将选用较低量的功能剂来当概况改质剂。按照溶液化学的概念,较小量的化学键所构成的功能剂,将较被接到纳米粉体的概况上,(如下图四的范所示),所选用的界面改质剂为低量的无机酸之官能机。

  准绳上,所选用的界面改质剂同时具有下列二个功能机:一个官能机被设想来接到

  纳米粉体表,使纳米粉体概况发生一个不变相,以避免粉体之再凝结发生;另一个官能机之设想,乃按照日后該纳米粉体所计量被添加之界面(Matrix)而定,以避免不相容之现象发生。由于本界面改质制程所采用的东西为湿法分离纳米研磨设备,所以所选用的界面改质剂需能取所利用之溶剂相容。虽然所选用之界面改质剂之量很小,但仍可正在纳米粒子概况发生2~5nm厚之薄膜,脚夠发生一个别证礙并支持纳米粒子的不变性,相信按照上述道理所量身打制之界面改质剂,能够满脚下之要求:

  4.粉体将不发生再凝结之现象,即便添加到后段之制程仍为纳米粒子

  (如下图5所示),纳米之氧化鋯粉体,一次粒径小於10nm,左图为尚未經過改质前之纳米氧化鋯,粉体因发生凝结之现象,所以仍无法被使用於后段之加工,左图为該粉体經由本文所介紹的化学机械法改质后,90%的粉体粒已小於30nm。此改质后的纳米氧化锆粉体,能够容地被添加到一些涂料以添加其概况硬(hardness)及折射。

  III.下方之樣品为40%之氧化鋯,於研磨分离1、2、3、4、5、6及7小時候之景象.

  图5:於电子显微鏡(TEM)下之氧化鋯(ZrO2),左边之照片为未經改质前,左边之照为改质后比尺長:50nm.

  另一个使用实为纳米級二氧化矽之使用,纳米級二氧化矽已大量地被添加到保守之涂料上,以便添加薄膜概况之强且不影响到原先光之穿透。其由除二氧化矽之价钱低外、又容取大大都之无机高相容。由下(图六)可得知之二氧化矽膠体之粒径分佈为D9012nm,虽然如斯,於添加到涂料前仍先对其做恰当之界面改质,以避免添加到涂料后发生再凝结之景象,因此发生而影响到穿透。由下(图七)能够领会到当利用分歧界面改质剂及分歧粒径大小之二氧化矽膠体時取穿透之关系,此中从传动系数(transmissioncoefficient)γ值的大小能够获得其取穿透之关系,原則上,传动系数(transmissioncoefficient)γ值愈小,穿透将愈大,当γ值100時暗示完全不透光。由该图能够得知,只需选择好恰当的界面改质剂,并对二氧化矽做恰当之改质,将其添加到涂料后,不慬能够提高涂料的硬,且不会影响到其穿透;但对统一之界面改质剂,添插手不相容的溶剂到涂料时,则可能发生反结果,如(图七)之theory,当100nm之二氧化矽溶膠被添加到以乙酸丁酯(butylacetate)为溶剂的涂料后,涂料之穿透反而变差!

  图7:涂料添加纳米二氧化矽后取光穿透之关系,原則上, γ值越大,暗示光之穿透越低

  隨著鼎力地及推广纳米科技的手艺及使用,正在材料上若何进到纳米标准材料之要求将是影响到纳米科技术否能夠成熟健壮之主要要素之一。由上述演讲能够得知,想将保守工业成功地纳米化,或想获得一个纳米级的分离液,量身打制的界面改质手艺是不成或缺的!”工欲善其事,必先利其器”,所有的粉体均需要先被量身打制地来设想所需之界面改质剂,再操纵本文所介紹之机械研磨工艺制程法,来进纳米粉体概况界面改质之工程,如斯想获得一个不变的纳米级产物将不再是一个胡想,若何找到一个好的分离和纳米研磨设备以降服保守型研磨机研发至量产纳米标准材料時所可能碰到之手艺瓶颈,将是一大主要课题。笔者相关文章有引见新一代销棒型涡轮纳米研磨机已获得中国专利局的发现专利,此种纳米研磨设备不僅能够解決保守型研磨机于放大时所碰到之问题,更能够大大地正在量的方面提高分离研磨效率,同时正在质的方面亦能够达到纳米标准材料之要求。该机型已正在中国度沉点焦点新材料范畴及世界普遍地被利用中。

  由于纳米级粉体研磨需利用小磨球﹑高转速﹑高能量密度等,同时亦需避免污染发生,一般欧洲厂牌设备较适合。当然,若读者现已有国产或日制分离和研磨设备,则能够以现有设备做粗磨工艺,然后以欧洲设备做最初一阶段超细纳米研磨,达到”物尽其用”的最佳使用。派勒Puhler–您的分离及纳米研磨手艺参谋!

  R﹑G﹑B﹑Y及BM已成功地分离研磨到纳米级,通明度需跨越90%,粘度节制正在5-15CPS,

  颜料型Ink-jetInks已成功地分离研磨到纳米级,粘度节制正在5CPS以下。陶瓷喷墨,无机颜料型。

  6)纳米级粉体分离。如将纳米粉体分离到高,或将纳米级粉体添加到塑胶﹑橡胶等进行分离。

  由上述能够得知”大流量﹑小磨球﹑超强冷却系统”为纳米级粉体研磨次要依循。若欲满脚细﹑快﹑更少污染﹑更环保节能﹑”纳米级粉体研磨要求,需满脚下列前提:

  3)搭配恰当配套设备,如冰水机﹑压缩空气机、预搅拌机及挪动物料桶﹑…等。

  5)取上﹑下逛有完美的沟通,以便调整最佳配方取研磨前提,提高纳米粉体相容性。

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