1、 色漆制备过程（主要物理分散与混合的过程色漆制备过程（主要物理分散与混合的过程） 配料配料预分散预分散研磨分散研磨分散调合调合调色调色(配色配色) 过滤包装过滤包装 7.1 7.1 颜料分散过程及分散体的稳定颜料分散过程及分散体的稳定 7.2 7.2 丹尼尔点及聚合物的保护作用丹尼尔点及聚合物的保护作用 7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备 7.4 7.4 涂料的制备工艺涂料的制备工艺 7.5 7.5 色漆生产质量控制色漆生产质量控制 7.1 7.1 颜料的分散过程及分散体的稳定颜料的分散过程及分散体的稳定一、一、颜料的分散过程颜料的分散过程 颜料的分散是色漆制备的关键步骤颜料的分散是色漆
2、制备的关键步骤 三个过程：三个过程：润湿、分散和稳定润湿、分散和稳定。1 1 润湿润湿 颜料表面的水分、空气为溶剂（漆料）所置换称为颜料表面的水分、空气为溶剂（漆料）所置换称为润湿润湿。溶剂型漆溶剂型漆润湿一般容易进行，因为溶剂润湿一般容易进行，因为溶剂( (漆料漆料) )的表面张力的表面张力 一般总是低于颜料的表面张力的。一般总是低于颜料的表面张力的。 但润湿也要有一个过程，颜料是一个聚集体，溶剂需要但润湿也要有一个过程，颜料是一个聚集体，溶剂需要 流入颜料的空隙。当流入颜料的空隙。当溶剂粘度低时，润湿的速度可以很快溶剂粘度低时，润湿的速度可以很快 要注意加颜料和溶剂的顺序，要注意加颜料和溶
3、剂的顺序，要先加溶剂后加颜料要先加溶剂后加颜料。水性漆水性漆中，水的表面张力较高，对于有机颜料润湿有困难，中，水的表面张力较高，对于有机颜料润湿有困难， 需要加润湿剂以降低水的表面张力需要加润湿剂以降低水的表面张力。 7.1 7.1 颜料的分散过程及分散体的稳定颜料的分散过程及分散体的稳定一、一、颜料的分散过程颜料的分散过程 1 1 润湿润湿 2 2 颜料的研磨与分散颜料的研磨与分散 颜料的聚集体破碎分散在漆料中颜料的聚集体破碎分散在漆料中 3 3 颜料的稳定颜料的稳定 （1 1）电荷稳定作用）电荷稳定作用 水性体系水性体系 （2 2）立体保护作用）立体保护作用一个稳定颜料分散体，存放时应该不
4、致发生下列三种现象。一个稳定颜料分散体，存放时应该不致发生下列三种现象。（1 1）颜料发生沉降；）颜料发生沉降；（2 2）颜料发生过分的絮凝，以致损害流变性和漆膜的表观；）颜料发生过分的絮凝，以致损害流变性和漆膜的表观；（3 3）颜料与介质间的物理或化学作用导致体系粘度增加。）颜料与介质间的物理或化学作用导致体系粘度增加。1、颜料的沉降、颜料的沉降二、二、分散体的稳定作用分散体的稳定作用Stoke公式可以描述球形粒子在液体介质中沉降的速度。公式可以描述球形粒子在液体介质中沉降的速度。r为粒为粒子半径，子半径，1为粒子密度，为粒子密度，2为液体密度，为液体密度，为液体粘度，为液体粘度，g为重为重
5、力加速度。尽管颜料的沉降并不完全符合该公式的要求，但可力加速度。尽管颜料的沉降并不完全符合该公式的要求，但可作为讨论的基础作为讨论的基础。（1 1）当颜料）当颜料吸附有吸附有低分子量聚合物或低分子量聚合物或表面活性剂表面活性剂时，时， 粒子直径会粒子直径会 ，沉降，沉降 。 但同时粒子密度但同时粒子密度，沉降，沉降 ，后一种明显。，后一种明显。 高分子量聚合物时，粒子吸附层更厚，可使沉降速度加快，高分子量聚合物时，粒子吸附层更厚，可使沉降速度加快，但因为但因为厚的吸附层密度低厚的吸附层密度低且具有很好的空间且具有很好的空间保护效应保护效应，防止了絮凝，因此可防止沉降，即使有沉降，沉降层很疏松，
6、防止了絮凝，因此可防止沉降，即使有沉降，沉降层很疏松，不致有严重絮凝聚集，经搅拌易于恢复分散状态。不致有严重絮凝聚集，经搅拌易于恢复分散状态。 防止防止比重大的颜料沉降的比重大的颜料沉降的一个方法一个方法，便是，便是用表面活性剂用表面活性剂 处理处理，如第八章中介绍的硬脂酸处理的碳酸钙。，如第八章中介绍的硬脂酸处理的碳酸钙。（2 2）防止沉降的另一个方法是）防止沉降的另一个方法是增加介质粘度增加介质粘度， 利用涂料利用涂料“触变性触变性”取得，即当涂料放置时，粘度很高，可取得，即当涂料放置时，粘度很高，可成冻胶状。为了使涂料有触变性可在涂料中加入成冻胶状。为了使涂料有触变性可在涂料中加入触变剂
7、或增稠触变剂或增稠剂剂，在溶剂型涂料中主要有，在溶剂型涂料中主要有氧化蓖麻油，有机膨润土氧化蓖麻油，有机膨润土( (蒙脱土蒙脱土) )和醇铝和醇铝等。等。2、颜料的絮凝、颜料的絮凝 颜料粒子在介质中不断进行颜料粒子在介质中不断进行布朗运动布朗运动，亦即热运动，每个，亦即热运动，每个粒子具有一定动能粒子具有一定动能, ,粒子和粒子间不断发生碰撞，如果粒子动能粒子和粒子间不断发生碰撞，如果粒子动能可克服粒子间斥力便可导致相互密切的接触，从而产生絮凝可克服粒子间斥力便可导致相互密切的接触，从而产生絮凝（1 1） 对未稳定分散体系对未稳定分散体系絮凝的速度絮凝的速度( (以粒子数半衰期表示以粒子数半衰
8、期表示) ) ：02/143kTnt t1/2为为粒子数半衰期，即粒子数减半所需的时间粒子数半衰期，即粒子数减半所需的时间， 为介质粘度，为介质粘度，k为波兹曼常数；为波兹曼常数；T为温度；为温度； kT为粒子的平均动能。为粒子的平均动能。n0为起始的粒子数。为起始的粒子数。 提高粘度可减少絮凝。但实际上，单靠提高粘度并不足以提高粘度可减少絮凝。但实际上，单靠提高粘度并不足以稳定涂料中的分散体，重要的途径是稳定涂料中的分散体，重要的途径是防止粒子碰撞过程中的防止粒子碰撞过程中的互相接触互相接触。（2） 颜料粒子颜料粒子相互接近时通常有三个主要作用力： 色散力、静电力和空间阻力。色散力、静电力和
9、空间阻力。 (a) 色散力是色散力是吸引力吸引力； (b) 静电力可以是吸引力也可以是排斥力，静电力可以是吸引力也可以是排斥力， 在涂料分散体中主要是在涂料分散体中主要是排斥力排斥力； (c) 空间阻力总是空间阻力总是排斥力排斥力。这些力的总效应决定吸引或排斥谁占优势，也即决定分散体系这些力的总效应决定吸引或排斥谁占优势，也即决定分散体系是否稳定。分为两种情况：是否稳定。分为两种情况：在在水分散体系中水分散体系中通常可以加入表面活性剂或电解质通常可以加入表面活性剂或电解质 ( (如多聚如多聚 磷酸钠或聚丙烯酸铵磷酸钠或聚丙烯酸铵) )使使粒子表面形成厚的粒子表面形成厚的 双电层双电层，这样可使
10、粒子间发生较大的排斥力，防止絮凝。，这样可使粒子间发生较大的排斥力，防止絮凝。在在有机介质有机介质中不易形成双电层。中不易形成双电层。粒子表面吸附的长链聚合物粒子表面吸附的长链聚合物或表面活性剂主要起空间阻碍作用或表面活性剂主要起空间阻碍作用，它们防止粒子接近到范德，它们防止粒子接近到范德华引力起作用的范围。华引力起作用的范围。 (3) 空间阻碍防止絮凝的效应空间阻碍防止絮凝的效应 和所用的聚合物或表面活性剂及溶剂等有关，和所用的聚合物或表面活性剂及溶剂等有关， 吸附层愈厚，分散体系愈稳定。吸附层愈厚，分散体系愈稳定。 有关聚合物结构影响介绍如下有关聚合物结构影响介绍如下 (1)分子量分子量：
11、愈大，吸附层愈厚。：愈大，吸附层愈厚。 (2)聚合物中的聚合物中的极性基团极性基团：要连续排列，而：要连续排列，而要有一定间隔要有一定间隔， 这样才能形成稳定的厚的保护层。这样才能形成稳定的厚的保护层。 例如高水解度的聚乙烯醇，它的羟基连续分布，因此分子例如高水解度的聚乙烯醇，它的羟基连续分布，因此分子 是平伏在颜料上的，吸附层很薄。是平伏在颜料上的，吸附层很薄。 如聚合物分子中只含部分羟基则不同，它在颜料表面如聚合物分子中只含部分羟基则不同，它在颜料表面 形成形成线团状分布线团状分布，其空间为溶剂所充满，平均，其空间为溶剂所充满，平均 吸附层可很厚。吸附层可很厚。一般生产中用来做悬浮剂的聚乙
12、烯醇的规格为：一般生产中用来做悬浮剂的聚乙烯醇的规格为：平均聚合度为：平均聚合度为：17002000；平均醇解度为；平均醇解度为75%89%。(3)溶剂溶剂： 良溶剂中粒子吸附的聚合物量小，密度低，而不良溶剂中粒良溶剂中粒子吸附的聚合物量小，密度低，而不良溶剂中粒子上吸附的聚合物密度高，吸附量大。其原因是良溶剂中溶剂子上吸附的聚合物密度高，吸附量大。其原因是良溶剂中溶剂分子和吸附的聚合物相容性好，聚合物分子和吸附的聚合物相容性好，聚合物脱附容易脱附容易，而且由于分，而且由于分子舒展，占有的吸附面积也大。子舒展，占有的吸附面积也大。 因此在不良溶剂中颜料分散体比较稳定因此在不良溶剂中颜料分散体比
13、较稳定。如果在分散颜料时如果在分散颜料时使用良溶剂，在调稀时用不良溶剂可导致絮凝，但相反则可防使用良溶剂，在调稀时用不良溶剂可导致絮凝，但相反则可防絮凝。絮凝。3、贮存时粘度上升、贮存时粘度上升 主要原因：发生了物理和化学变化，特别是颜料间的絮凝。主要原因：发生了物理和化学变化，特别是颜料间的絮凝。 (1)粒子的聚合物吸附层中，低分子量的聚合物所占比例粒子的聚合物吸附层中，低分子量的聚合物所占比例， 如醇酸树脂涂料，如醇酸树脂涂料，低分子量醇酸树脂具有相对多极性基团，低分子量醇酸树脂具有相对多极性基团， 如羰基、羟基等，因此特别容易被吸附如羰基、羟基等，因此特别容易被吸附。 低分子聚合物通常看
14、作是增塑剂或溶剂。低分子聚合物通常看作是增塑剂或溶剂。 内相中低分子量部分内相中低分子量部分，外相中高分子量部分，外相中高分子量部分，导致粘度，导致粘度 (2)酸性介质酸性介质和和碱性颜料碱性颜料(如如ZnO)间化学反应，间化学反应， 粘度可逐渐增至凝胶。粘度可逐渐增至凝胶。(3)金属颜料金属颜料(如铝粉如铝粉)与酸性介质间反应，导致凝胶。与酸性介质间反应，导致凝胶。(4)多聚磷酸盐多聚磷酸盐M2n+2PnO3n+1(M为一价金属离子，为一价金属离子，n3) 不但作为水性涂料分散剂，也作为多价金属不但作为水性涂料分散剂，也作为多价金属(如如Ca等等)螯合剂，螯合剂， 但它易水解为正磷酸盐，但它
15、易水解为正磷酸盐，失去螫合作用失去螫合作用而变成絮凝剂。而变成絮凝剂。 表面活性剂在颜料分散中的主要用途有如下三方面；表面活性剂在颜料分散中的主要用途有如下三方面；(1)(1)润湿作用：润湿作用： 可以降低介质的表面张力和介质与颜料间的界面张力。可以降低介质的表面张力和介质与颜料间的界面张力。(2)(2)稳定作用：稳定作用：增加乳胶粒子和颜料在涂料中的分散稳定性。增加乳胶粒子和颜料在涂料中的分散稳定性。7.37.3表面活性剂的作用表面活性剂的作用(3)挤水颜料挤水颜料： 一般颜料都由水一般颜料都由水-颜料体系经过干燥粉碎后得到的。在转变颜料体系经过干燥粉碎后得到的。在转变为粉末过程中，粒子会严
16、重的聚集。为粉末过程中，粒子会严重的聚集。 在溶剂型涂料制备中，固体颜料要在油中再次研磨分散。在溶剂型涂料制备中，固体颜料要在油中再次研磨分散。为了免除干燥和粉碎，可直接将水一颜料体系中的颜料转移到为了免除干燥和粉碎，可直接将水一颜料体系中的颜料转移到油中，这不仅可节约能量，而且由于水一颜料体系中颜料凝聚油中，这不仅可节约能量，而且由于水一颜料体系中颜料凝聚力很弱，直接将颜料由水相转至油相，研磨比较容易。为了完力很弱，直接将颜料由水相转至油相，研磨比较容易。为了完成这种转移，需要用溶于油的表面活性剂处理水中颜料，这样成这种转移，需要用溶于油的表面活性剂处理水中颜料，这样可使可使颜料具有疏水性从
17、而进入油相颜料具有疏水性从而进入油相。 一、一、聚合物的保护作用聚合物的保护作用 聚合物在颜料分散中吸附于表面起到熵保护作用。聚合物在颜料分散中吸附于表面起到熵保护作用。 但要但要控制好用量。控制好用量。 (1)过量过量, 分散效率降低分散效率降低而且颜料分散稳定性也并不而且颜料分散稳定性也并不 一定好。因为颜料表面优先吸附分子量较低聚合物一定好。因为颜料表面优先吸附分子量较低聚合物 但分子量较低的聚合物稳定作用不好。但分子量较低的聚合物稳定作用不好。 (2) 另外，聚合物另外，聚合物浓度过高浓度过高，不利于润湿不利于润湿。在颜料分散。在颜料分散 时，希望外加颜料，但聚合物浓度过低也起不到保护
18、时，希望外加颜料，但聚合物浓度过低也起不到保护 作用。如何决定聚合物的含量这个关键参数呢？作用。如何决定聚合物的含量这个关键参数呢？ 7.2 7.2 丹尼尔点及聚合物的保护作用丹尼尔点及聚合物的保护作用 二、可以采用二、可以采用丹尼尔点的方法丹尼尔点的方法。 配制一系列不同浓度的树脂溶液，取一定的颜料，然后滴配制一系列不同浓度的树脂溶液，取一定的颜料，然后滴加配好的溶液，同时进行研磨，使达到一定的粘度。加配好的溶液，同时进行研磨，使达到一定的粘度。测出规定测出规定粘度下溶液与颜料之比值，作图粘度下溶液与颜料之比值，作图，所得曲线之最低点为丹尼尔，所得曲线之最低点为丹尼尔点，该点的溶液浓度为最佳
19、树脂浓度。可用门尼公式解释。点，该点的溶液浓度为最佳树脂浓度。可用门尼公式解释。iieVVK1lnln07.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备色漆制备过程：配料色漆制备过程：配料预分散预分散研磨分散研磨分散调合调合调色调色( (配色配色) ) 过滤包装过滤包装, ,相应生产设备: 预分散设备、研磨分散设备、调漆设备和过滤包装设备预分散设备、研磨分散设备、调漆设备和过滤包装设备一、预分散设备一、预分散设备 目的是使各种颜料混合均匀，颜料部分润湿以及初步打碎大目的是使各种颜料混合均匀，颜料部分润湿以及初步打碎大的颜料聚集体，的颜料聚集体，为研磨分散得以正常进行预分散常采用预分散常采用高速分散机高
20、速分散机 在低速搅拌下，逐渐将颜料加于基料中混合均匀。在低速搅拌下，逐渐将颜料加于基料中混合均匀。 其他预分散设备其他预分散设备 双轴高速分散机、同心轴高低速分散机、双轴高低速分双轴高速分散机、同心轴高低速分散机、双轴高低速分散机、三轴高低速分散机、在线分散机散机、三轴高低速分散机、在线分散机7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备一、预分散设备一、预分散设备 1 1 高速分散机高速分散机 主要是由叶轮、分散轴和筒体组成主要是由叶轮、分散轴和筒体组成锯齿圆盘式叶轮锯齿圆盘式叶轮, ,高速旋转，高速旋转，在叶轮边缘2.5-5cm范围内形成湍流区 颜料粒子在较强剪切和冲击作用而很快的分散到漆浆中。
21、 操作初始阶段，低速旋转操作初始阶段，低速旋转防止堆在漆料表面颜料飞扬； 再通过提高转速来增加分散能力再通过提高转速来增加分散能力。 叶轮端部的圆周速率叶轮端部的圆周速率必须达到20m/s以上； 但又不宜过高，否则易导致漆浆飞溅，使分散效率降低主要适用于易分散的颜料在较低黏度漆浆中的预分散，易分散的颜料在较低黏度漆浆中的预分散， 不适用于难分散的颜料或黏度太大的浆料则。 在实际应用中，高速分散机除了用于预分散外，还可用于研磨研磨和最后的调稀调稀操作。4000-5000rpm4000-5000rpm，圆周线速度达到圆周线速度达到2000cm/s2000cm/s以上以上。图5-6 GFJ-22A
22、高速分散机结构7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备一、预分散设备一、预分散设备 1 1 高速分散机高速分散机 主要是由叶轮、分散轴和筒体组成主要是由叶轮、分散轴和筒体组成锯齿圆盘式叶轮锯齿圆盘式叶轮, ,高速旋转，高速旋转，在叶轮边缘2.5-5cm范围内形成湍流区 颜料粒子在较强剪切和冲击作用而很快的分散到漆浆中。 操作初始阶段，低速旋转操作初始阶段，低速旋转防止堆在漆料表面颜料飞扬； 再通过提高转速来增加分散能力再通过提高转速来增加分散能力。 叶轮端部的圆周速率叶轮端部的圆周速率必须达到20m/s以上； 但又不宜过高，否则易导致漆浆飞溅，使分散效率降低主要适用于易分散的颜料在较低黏度漆浆
23、中的预分散，易分散的颜料在较低黏度漆浆中的预分散， 不适用于难分散的颜料或黏度太大的浆料则。 在实际应用中，高速分散机除了用于预分散外，还可用于研磨研磨和最后的调稀调稀操作。7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备2 2 其他预分散设备其他预分散设备包括双轴高速分散机、同心轴高低速分散机、双轴高低速分包括双轴高速分散机、同心轴高低速分散机、双轴高低速分散机、三轴高低速分散机、在线分散机等。散机、三轴高低速分散机、在线分散机等。型型双轴单叶轮形式；双轴单叶轮形式；双轴双叶轮形式双轴双叶轮形式7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备2 2 其他预分散设备其他预分散设备双轴高速分散机双轴高速分散机适
24、用 物料黏度范围较广物料黏度范围较广，可减轻槽内液体打旋的现象，避免吸入气体， 提高装料系数和分散能力。提高装料系数和分散能力。同心轴高低速分散机同心轴高低速分散机 同心双轴， 中心轴-高速轴，叶轮， -分散作用； 空心轴-低速轴，框式搅拌器-混合作用。 适应各种中等黏度物料的预分散中等黏度物料的预分散，可防止物料的黏壁现象。双轴高低速分散机双轴高低速分散机 高速轴和低速轴两个轴，由两台电机分别传动。 适用于较高黏度较高黏度的物料，如铅笔漆、腻子等。三轴高低速分散机三轴高低速分散机 再增加了一根偏置的高速轴及相应的叶轮， 适用于黏度更高黏度更高的物料。在线分散机在线分散机-德国耐驰（NETZS
25、CH）公司一种新颖的预分散设备。 分散效率高，预分散后漆料均匀性好；在真空状态下加料真空状态下加料比较环保，适合于中、低黏度漆料和难润湿颜料的分散中、低黏度漆料和难润湿颜料的分散， 常用于大批量、单颜料漆浆生产7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备一、预分散设备一、预分散设备二、研磨分散设备二、研磨分散设备-色漆生产的主要设备,分为两大类：一类带自由运动研磨介质-砂磨机和球磨机，砂磨机和球磨机， 研磨介质（如玻璃珠、钢球、卵石等）在冲击和相互滚动或 滑动产生剪切力和撞击力进行研磨分散， 通常用于流动性较好的中、低黏度漆浆中、低黏度漆浆的生产另类不带自由研磨介质-三辊机，三辊机， 依靠剪切作用
26、力进行研磨分散， 主要适用于黏度很高甚至膏状物料的生产； 高速分散机也可用作研磨分散设备，不带研磨介质目前常用研磨分散设备高速搅拌机、砂磨机、三辊磨和二辊磨，高速搅拌机、砂磨机、三辊磨和二辊磨，其中二辊磨主要用于无溶剂涂料的分散。常用常用分散设备的比较分散设备的比较机器类型高速搅拌球磨砂磨三辊二辊预混合不需要不需要需要需要需要黏度（pa.s）范围3-40.2-0.50.13-1.55-10很高处理粗聚集体的能力*21521分散效率42221溶剂挥发低无低高完全挥发清洗*15422要求技术*15332操作费用低低中高很高投资费用低高中高很高* 表中1表示最好，5表示最差；* 表中1表示容易，5表
27、示难。7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备二、研磨分散设备二、研磨分散设备三辊机能加工黏度很高的漆浆，适用于含有难分散颜料的漆浆进行分散，研磨分散质量高，可达较高的细度；而且换色、清洗方便，特别适合小批量、多品种漆浆的生产和研制。三辊机为一敞开设备，溶剂应为低挥发性，否则会污染环境，并损害操作工人的健康。操作安全性差、生产能力低、操作技术要求高、后期维护技术要求高等缺点，难以实现机械化。目前已逐步被砂磨机所取代1 1三辊磨三辊磨-三辊机，由前辊（出料侧）、中辊和后辊（加料侧）三个辊筒组成，转速不同。中辊固定在机体上，前辊可前后移动进行调节，三个滚筒的旋转方向不同（转速从后向前顺次增大），产
28、生强大的剪切作用力以及不同速度的摩擦作用达到研磨分散。 三辊机三辊机-溶剂采用低挥发性溶剂采用低挥发性 分散由溶剂含量在分散由溶剂含量在30%以下以下高固体分高固体分基料和基料和较高比例颜料较高比例颜料分组成的分组成的高粘度高粘度(20100P)研磨料研磨料； 研磨料必须经强劲有力的研磨料必须经强劲有力的拌合机或拌合机或捏和机捏和机预混合预混合(也适用于制备厚浆形腻子也适用于制备厚浆形腻子产品产品)。预混合以后，在三辊机上研磨。预混合以后，在三辊机上研磨34遍，细度也仅遍，细度也仅40m左右。左右。7.3 7.3 涂料生产设备涂料生产设备二、研磨分散设备二、研磨分散设备2 2球磨机球磨机卧式球
29、磨机和立式球磨机两种卧式球磨机和立式球磨机两种，间歇式操作方式, 曾是色漆生产中主要的研磨设备，目前也逐步被砂磨机所替代，但在生产毒性较大的船舶漆领域具有重要的应用。二、研磨分散设备二、研磨分散设备2 2球磨机球磨机球磨机在运转时，钢桶旋转使球上升至一定高度，然后开始下落，球体之间以及气体与筒壁间频繁地发生相互撞击和摩擦，使颜料粒子受到撞击、挤压和强剪切作用而被撞碎或被磨碎；同时颜料在球空隙内处于高度湍流状态，也有利于颜料粒子在漆浆中的分散。球磨机中球的工作情况在不同转速下，球磨机中球的运动主要包括泻落、抛落和离心三种状态 二、研磨分散设备二、研磨分散设备3 3砂磨机砂磨机 砂磨机是50年代后
30、期发展起来新型分散设备， 我国60年代引进使用。 球磨机的延伸机，只是所用球磨机的延伸机，只是所用介质是较细的砂或珠。介质是较细的砂或珠。 砂磨机体积小，可连续高速分散、效率高、结构简单、砂磨机体积小，可连续高速分散、效率高、结构简单、 操作方便，操作方便，迅速推广使用 取代了三辊机和球磨机在涂料生产中的地位 包括立式开启式砂磨机、立式封闭式砂磨机、卧式砂磨机 各式棒销式砂磨机和蓝式砂磨机（1 1）立式开启式砂磨机）立式开启式砂磨机立式砂磨机立式砂磨机二、研磨分散设备二、研磨分散设备3 3砂磨机砂磨机（2）卧式砂磨机20世纪70年代的产品，分散轴和筒体是水平安装的，电机置于筒体下方，结构紧凑，
31、所占空间较小，出料系统用动态分离器代替顶筛，使拆洗方便，同时该机也是密闭操作。有立式密闭式砂磨机优点，装砂量大，研磨分散效率高；拆洗装卸方便，适应多品种生产；分散介质在筒体内分布均匀，降温温效果好。三、漆调设备三、漆调设备调漆是制色漆的最后一步操作，在研磨得到的颜料色浆中加入余下的漆料及其他助剂、溶剂组分，必要时进行调色，加入余下的漆料及其他助剂、溶剂组分，必要时进行调色，调漆不是简单搅拌混合过程，操作不当就会导致颜料的再聚集、再聚集、絮凝，以及树脂的沉淀絮凝，以及树脂的沉淀等所谓的“反粗反粗”弊病弊病。调漆设备主要是调漆罐，有搅拌器和搅拌槽两部分组成。1 搅拌器搅拌器搅拌器主要类型包括两类，
32、一类是适用于高速旋转的锯齿圆盘式叶轮搅拌器，另一类是适合中、低速旋转的浆式、锚式或框式等的搅拌器。高速盘式分散机叶轮三、漆调设备三、漆调设备1 1 搅拌器搅拌器第一类搅拌器直接利用高速分散机， 具有简单方便、调漆速度快的优点， 缺点：消耗功率大，易造成操作台震动， 漆浆产生气泡，以及不适用于高黏度物料的调漆。第二类搅拌器则具有传动平稳、操作平和、耗功少、卷吸空气量少，以及适用于高黏度漆浆调漆的特点。三、漆调设备三、漆调设备1 1 搅拌器搅拌器第一类搅拌器直接利用高速分散机，具有简单方便、调漆速度快的优点，但也存在如下缺点：消耗功率大，易造成操作台震动，使漆浆产生气泡，以及不适用于高黏度物料的调
33、漆等。第二类搅拌器则具有传动平稳、操作平和、耗功少、卷吸空气量少，以及适用于高黏度漆浆调漆的特点。图5-18所示为北京化工大学研制的CBY型轴流式搅拌桨，其叶片的截面形状与飞机机翼相似，叶片沿半径方向按近似等螺距规则变化。该类型的搅拌器适用于低黏度漆料，调漆时混合效果较好，设备运转平稳，搅拌过程中吸入气泡少等优点。试验研究表明该搅拌器的直径与调漆罐直径的比值在0.44左右的时候，调漆效果最佳。三、漆调设备三、漆调设备对于高黏度漆浆的调漆，除了用锚式、框式搅拌器外，还可采用MIG式搅拌桨型搅拌器。该类型搅拌器具有成本低、功耗少、搅拌效果好的特点。三、漆调设备三、漆调设备2 搅拌槽搅拌槽搅拌槽以圆
34、形截面为主，制造比较方便，但在搅拌过程中液体会随轴一起做圆周运动而影响搅拌效果。如何解决这个问题呢？首先可在罐体上加挡板；其次还可采用搅拌器偏心安装（最后还可通过采用方形截面的搅拌槽来避免这种现象的产生。搅拌槽的罐底以椭圆形或锥形为主，这样有利于出料。 底部搅拌的调漆罐四、过滤设备四、过滤设备涂料配制好之后，涂料过滤的设备主要有罗筛、振动筛、挂虑袋过滤、袋式过滤器、新型过滤原件等，其中挂虑袋过滤和袋式过滤器最为常用。1 1 简单的过滤设备简单的过滤设备该类型的过滤设备主要包括罗筛、振动筛和挂虑袋过滤。罗筛是最简单、最原始的过滤器。罗筛的规格通常以罗面上丝网的目数来表示 2 2 复杂的过滤设备复
35、杂的过滤设备袋式过滤器、滤芯多虑器以及兼有两者功能的新型过滤原件属于这一类过滤设备。二、研磨分散设备二、研磨分散设备3 3砂磨机砂磨机 砂磨机是50年代后期发展起来新型分散设备，我国60年代引进使用。 球磨机的延伸，只是所用介质是较细的砂或珠。 砂磨机体积小，可连续高速分散、效率高、结构简单、操作方便， 迅速推广使用，取代了三辊机和球磨机在涂料生产中的地位 包括立式开启式砂磨机、立式封闭式砂磨机、卧式砂磨机、开启式砂磨机、立式封闭式砂磨机、卧式砂磨机、各式棒销式砂磨机和蓝式砂磨机（1）立式开启式砂磨机 7.4 7.4 涂料的制备工艺涂料的制备工艺色漆制备过程：配料色漆制备过程：配料预分散预分散
36、研磨分散研磨分散调合调合调色调色( (配色配色) ) 过滤包装过滤包装 配料要分二次完成。配料要分二次完成。首先按一定的首先按一定的颜料颜料/基料基料/溶剂溶剂比例配研磨颜料浆比例配研磨颜料浆 (pigment paste简称简称色浆色浆)，使之有，使之有最佳的研磨效率最佳的研磨效率；(2)在分散以后，再根据色漆配方在分散以后，再根据色漆配方补足其余非颜料组分补足其余非颜料组分。 色浆料的称取要力求准确，特别是称取着色力强、用量少色浆料的称取要力求准确，特别是称取着色力强、用量少的颜料分时，称量误差易造成随后调色上的麻烦。的颜料分时，称量误差易造成随后调色上的麻烦。另外，偏离了另外，偏离了最佳
37、配比的色浆料最佳配比的色浆料，那怕，那怕偏离幅度并不大，都偏离幅度并不大，都可能造成研磨分散效率的极大下降可能造成研磨分散效率的极大下降，应引起密切重视。，应引起密切重视。1.1.配料配料 material preparationmaterial preparation混合预分散常采用混合预分散常采用高速分散机高速分散机，在低速搅拌下，逐渐将颜料，在低速搅拌下，逐渐将颜料 加于基料中混合均匀。加于基料中混合均匀。当圆盘周边速率达到当圆盘周边速率达到21m/s以上时，易分散颜料只需以上时，易分散颜料只需10分钟分钟左右，便可微细地分散于基料中。左右，便可微细地分散于基料中。 对于难分散颜料对于难
38、分散颜料(大颜料粒子、硬附聚体大颜料粒子、硬附聚体)，在高速下分散几分，在高速下分散几分钟，只能将大的附聚粒子初步破碎，使附聚粒子的内部表钟，只能将大的附聚粒子初步破碎，使附聚粒子的内部表面更多地展现于基料中而被润湿面更多地展现于基料中而被润湿,要微细分散还需研磨。要微细分散还需研磨。所以用高速分散机进行的混合过程，我们也称之所以用高速分散机进行的混合过程，我们也称之预分散预分散。预。预分散使得砂磨能正常生产，分散细度可满足要求。分散使得砂磨能正常生产，分散细度可满足要求。2.2.预分散预分散 pre-dispersionpre-dispersion processprocess4000-50
39、00rpm4000-5000rpm，圆周线速度达到圆周线速度达到2000cm/s2000cm/s以上以上。 研磨设备研磨设备: 砂磨机、球磨机，三辊机，二辊机和胶体磨砂磨机、球磨机，三辊机，二辊机和胶体磨 通常采用通常采用砂磨砂磨（pebble mills）。）。 (1)砂磨分散砂磨分散 是种是种精细研磨精细研磨，对中、小附聚粒子的破碎很有效，但对，对中、小附聚粒子的破碎很有效，但对大大 的附聚粒子不起作用。故送入砂磨的色浆必须经高的附聚粒子不起作用。故送入砂磨的色浆必须经高速分散机预分散。速分散机预分散。 砂磨珠粒直径一般在砂磨珠粒直径一般在1mm左右。左右。 粒径越小，研磨接触点越多粒径越
40、小，研磨接触点越多 越细分散效果越好，只要不妨碍色浆过滤越细分散效果越好，只要不妨碍色浆过滤。由于砂磨粒子较小，对于由于砂磨粒子较小，对于膨胀性研磨料膨胀性研磨料(高浓颜料浆高浓颜料浆)， 粒子的分散能被增加的粘滞阻力抵消，研磨分散效果很差粒子的分散能被增加的粘滞阻力抵消，研磨分散效果很差这对这对球磨机球磨机也是一样的，此时应换也是一样的，此时应换用用三辊机三辊机分散分散。3.3.研磨分散研磨分散 dispersion processdispersion process立式砂磨机立式砂磨机 砂磨研磨料的粘度一般在砂磨研磨料的粘度一般在315P之间之间。砂磨机应采取砂磨机应采取夹套水冷却夹套水冷
41、却来控制研磨温度。来控制研磨温度。 因为研磨时产生热量使温度不断上升，因为研磨时产生热量使温度不断上升，过高温度会影响过高温度会影响漆料漆料性质性质并造成并造成大量溶剂挥发大量溶剂挥发损失损失，易引起质量与安全事，易引起质量与安全事故故但但保持一定的研磨温度保持一定的研磨温度对提高研磨效率又非常重要，因此对提高研磨效率又非常重要，因此 在允许范围内研磨温度应采取高限在允许范围内研磨温度应采取高限。 有利于降低漆料中颜料与基料的界面张力，有利于降低漆料中颜料与基料的界面张力， 有助于对颜料的充分润湿；有助于对颜料的充分润湿； 较高温度使研磨浆粘度降低，可提高物料流动性，较高温度使研磨浆粘度降低，
42、可提高物料流动性， 加速砂粒与研磨浆中颜料粒子的剪切作用，加速砂粒与研磨浆中颜料粒子的剪切作用， 有助于研磨浆的充分分散。有助于研磨浆的充分分散。目前国外采用电力冷热水装置能更好地控制研磨温度。目前国外采用电力冷热水装置能更好地控制研磨温度。 砂磨时，砂磨时，珠粒子与研磨料珠粒子与研磨料的体积比为的体积比为11时，分散效果最时，分散效果最好好珠粒过多珠粒过多，则它们处于拥挤状态，则它们处于拥挤状态， 珠粒之间的珠粒之间的剪切力大大降低剪切力大大降低，影响分散；，影响分散； 拥挤珠粒还造成磨盘的拥挤珠粒还造成磨盘的过度磨损过度磨损。珠粒太少珠粒太少，珠粒间距离加大珠粒间距离加大，造成施加于颜料附
43、聚粒子上的，造成施加于颜料附聚粒子上的 剪切作用过分丧失剪切作用过分丧失(例如，附聚粒子为例如，附聚粒子为2080m， 若珠粒间平均距离由若珠粒间平均距离由60m增至增至120m，分散效果很差分散效果很差)。砂磨机砂磨机: 立式和卧式、分批生产和连续生产之分，立式和卧式、分批生产和连续生产之分， 也有小型和大型之分也有小型和大型之分。 生产量大时宜采用大型砂磨机，生产量大时宜采用大型砂磨机， 因砂磨机的功耗与砂磨机容积的平方根成正比。因砂磨机的功耗与砂磨机容积的平方根成正比。 例如，例如，60升的砂磨机功耗仅是升的砂磨机功耗仅是15升的升的2倍。倍。 珠粒尺寸大于珠粒尺寸大于5mm，作，作球磨
44、球磨 ball mills研磨介质。研磨介质。 球磨没有搅拌盘，仅采用同一大小的瓷球球磨没有搅拌盘，仅采用同一大小的瓷球 或采用粒径较小的钢球或采用粒径较小的钢球(1.5mm30mm)。 由于瓷球较大，人们会将较小的瓷球加到大球中去来提由于瓷球较大，人们会将较小的瓷球加到大球中去来提高分散度，但实际上大球会加剧小球的磨损。因此，从分散高分散度，但实际上大球会加剧小球的磨损。因此，从分散度考虑，完全可以度考虑，完全可以全部采用小球，全部采用小球，或采用密度更大的较小钢或采用密度更大的较小钢球来产生更大的分散力。球来产生更大的分散力。球磨机球磨机装球量装球量一般为其容积的一般为其容积的1/3 1/
45、2。 1/2装球量有最佳分散效率，在其上下，研磨产量都减少。装球量有最佳分散效率，在其上下，研磨产量都减少。 低至低至1/3装球量可加入更大体积研磨料，但产量约减少装球量可加入更大体积研磨料，但产量约减少10% 研磨料的加入量以正好把球全部盖住为宜。研磨料的加入量以正好把球全部盖住为宜。(2)(2)球磨球磨 在装球量装球量50%时，球实际占有体积为时，球实际占有体积为30%， 研磨料体积为研磨料体积为20%，最多再过量，最多再过量5%。 在研磨料在研磨料加量加量25%时，球磨时间大约时，球磨时间大约需要需要8h； 若研磨料增加一倍若研磨料增加一倍(45%50%)， 球磨时间需一昼夜球磨时间需一
46、昼夜(增加增加2倍倍) 大型球磨机的球磨时间则比小型的要短。大型球磨机的球磨时间则比小型的要短。 研磨料粘度研磨料粘度由球体密度和大小按下式确定：由球体密度和大小按下式确定：(KU) = 10+ 28.35d 式中式中 为为Krebs单位，单位，KU； 为球体密度，为球体密度，gcm-3； d为球的直径，为球的直径，cm。 球磨机球磨机相对于相对于砂磨机砂磨机的的优势优势在于：在于： 硬而粗大附聚粒子硬而粗大附聚粒子，它最终都能达到很高的分散度，它最终都能达到很高的分散度， 故球磨前可不需要预分散。故球磨前可不需要预分散。 但预分散明显节省但预分散明显节省75%80%球磨时间。球磨时间。 球磨
47、色浆一般仅是成品色漆的球磨色浆一般仅是成品色漆的1/5 1/8 (砂磨为砂磨为1/2 1/3)，密封操作又避免了溶剂的挥发损失。，密封操作又避免了溶剂的挥发损失。缺点缺点: 但球磨时间往往很长，有时出料还会造成困难。但球磨时间往往很长，有时出料还会造成困难。 生产的机动灵活性差，且实际生产效率并非很高，生产的机动灵活性差，且实际生产效率并非很高， 因而，采用球磨生产的比例在不断地下降。因而，采用球磨生产的比例在不断地下降。 (3) (3)三辊机三辊机-溶剂采用低挥发性溶剂采用低挥发性 分散由溶剂含量在分散由溶剂含量在30%以下以下高固体分高固体分基料和基料和较高比例颜料较高比例颜料分组成的分组
48、成的高粘度高粘度(20100P)研磨料研磨料； 研磨料必须经强劲有力的研磨料必须经强劲有力的拌合机或拌合机或捏和机捏和机预混合预混合(也适用于制备厚浆形腻子也适用于制备厚浆形腻子产品产品)。预混合以后，在三辊机上研磨。预混合以后，在三辊机上研磨34遍，细度也仅遍，细度也仅40m左右。左右。主要用于制备主要用于制备乳液型胶体分散体乳液型胶体分散体。 是精细分散设备，也可以制备是精细分散设备，也可以制备 高质量的微细颜料分散体。高质量的微细颜料分散体。胶体磨的生产率与间隙尺寸有很大关系，胶体磨的生产率与间隙尺寸有很大关系， 可调间隙范围在可调间隙范围在25m3mm之间，之间， 一般一般50m75m
49、，平均粒径可低至，平均粒径可低至2m3m 但进胶体磨的但进胶体磨的研磨料必须预分散。研磨料必须预分散。生产能力，从小型到大型，最低为生产能力，从小型到大型，最低为100L/h， 最高可达最高可达5600L/h(4)(4)胶体磨胶体磨(5)(5)研磨终点的判断研磨终点的判断工业上常用工业上常用细度板细度板来判断研磨终点。来判断研磨终点。细度板上细度并不代表涂料细度板上细度并不代表涂料 中颜料的真实分散情况中颜料的真实分散情况 分散的好坏可用分散的好坏可用遮盖力和遮盖力和 着色强度着色强度来表示。来表示。 白浆看遮盖力，白浆看遮盖力， 色浆看着色强度。色浆看着色强度。 在搅拌下，将色漆（在搅拌下，
50、将色漆（pigmented paint）剩余组分加入）剩余组分加入 色浆色浆 中，并调色和调整到合适粘度。中，并调色和调整到合适粘度。 用用纯溶剂纯溶剂或高浓度的漆料或高浓度的漆料调稀色浆调稀色浆时，容易发生时，容易发生絮凝絮凝。 其原因在于其原因在于纯溶剂可提取色浆中的聚合物纯溶剂可提取色浆中的聚合物， 而而高浓度漆料可提取溶剂高浓度漆料可提取溶剂。 同样也不宜用纯溶剂清洗研磨或其它容器，同样也不宜用纯溶剂清洗研磨或其它容器， 可能导致絮凝而使清洗更加困难。可能导致絮凝而使清洗更加困难。4.4.调制色漆调制色漆 mixing and color-matching processmixing
