GRS2000沉析纖維高剪切分散機(jī):析纖維沉析纖維采用間苯二甲酰氯和間苯二胺作為聚合單體,在二甲基乙酰胺體系中聚合制備不同分子量間位芳綸;使用三乙醇胺脫去反應(yīng)過程中產(chǎn)生的綠化氫,生成的三乙醇胺鹽酸鹽析出,經(jīng)過濾后得到間位芳綸溶液;以DMAc/H2O混合溶液作為芳綸沉析纖維的凝固??;待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后,用注射器提取過濾去泡后的間位芳綸溶液,注入速率將芳綸溶液沿缸體中部注入高剪切凝固浴中,一次加芳綸溶液體積與缸內(nèi)凝固浴體積比為1:20~1:100;沉析纖維在間位芳綸溶液注入凝固浴的瞬間形成。
沉析纖維的制備及性能:
沉析纖維是聚合物溶液在高速剪切的凝固浴中瞬間形成的,時(shí)間大約為10-5 s,因此沉析纖維形成過程中各影響因素的控制對(duì)其性能具有重要影響。
沉析纖維成形過程中,首先可將聚合物溶液看作一種具有一定粘彈性的非牛頓流體,其在高速剪切的凝固浴中被液體的剪切力迅速拉伸變形。在聚合物溶液被拉伸變形的同時(shí),凝固劑則透過凝固浴與聚合物溶液的界面滲入其內(nèi)部,隨著聚合物溶液內(nèi)部凝固劑濃度的升高,聚合物溶液由液態(tài)逐漸向固態(tài)轉(zhuǎn)變。聚合物溶液被拉伸變形、凝固劑向溶液內(nèi)部滲透和聚合物溶液由液態(tài)逐漸向固態(tài)轉(zhuǎn)變同時(shí)發(fā)生,直至達(dá)到一臨界值 ―― 高速剪切凝固浴的剪切力不能再使逐漸凝固的聚合物液滴產(chǎn)生形變?yōu)橹?,即形成沉析纖維。
在沉析纖維的制備過程中,聚合物溶液性質(zhì)(濃度、黏度、溫度、離子含量等)、凝固浴性質(zhì)(溶劑與凝固劑配比、凝固浴溫度、離子濃度等)和剪切速率(大于12 s-1)是影響沉析纖維形成及其性能的主要因素。
沉析纖維的應(yīng)用 :芳綸紙及其復(fù)合材料方面
目前,國內(nèi)外對(duì)沉析纖維的研究大多集中在制備工藝的選擇和優(yōu)化以及對(duì)沉析纖維形貌、尺寸的觀察方面,而對(duì)制備過程中各因素與沉析纖維的形貌、尺寸、性能之間的關(guān)系尚未能進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究,特別是對(duì)沉析纖維形成機(jī)理的研究極少。因此,未來研究重點(diǎn)將集中于以下幾方面:
(1)沉析纖維在高速剪切凝固浴中形成,因此穩(wěn)定剪切速率是制備尺寸和性能穩(wěn)定良好沉析纖維的主要因素,故可對(duì)產(chǎn)生高速剪切的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);
(2)金屬離子不僅對(duì)沉析纖維成形過程具有重要影響,其殘留含量對(duì)沉析纖維及芳綸紙和復(fù)合材料的電絕緣等性能具有關(guān)鍵影響,可從聚合入手,選擇可替代金屬鹽的中和劑;
?。?)當(dāng)前制備沉析纖維大多是在室溫條件下,而通過調(diào)節(jié)環(huán)境溫度可實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物溶液黏度、凝固浴擴(kuò)散系數(shù)等沉析纖維形成過程中主要性能影響因素的調(diào)控。
從設(shè)備角度來分析,影響分散 效果因素有以下幾點(diǎn):
1 分散頭的形式(批次式和連續(xù)式)(連續(xù)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(jié)構(gòu)(分為初齒,中齒,細(xì)齒,超細(xì)齒,約細(xì)齒效果越好)
4 物料在分散墻體的停留時(shí)間,乳化分散時(shí)間(可以看作同等的電機(jī),流量越小,效果越好)
5 循環(huán)次數(shù)(越多,效果越好,到設(shè)備的期限,就不能再好)
線速度的計(jì)算:
剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對(duì)速率。
– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s)
g 定-轉(zhuǎn)子 間距 (m)
由上可知,剪切速率取決于以下因素:
– 轉(zhuǎn)子的線速率
– 在這種請(qǐng)況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。
定-轉(zhuǎn)子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm
速率V= 3.14 X D(轉(zhuǎn)子直徑)X 轉(zhuǎn)速 RPM / 60
高的轉(zhuǎn)速和剪切率對(duì)于獲得超細(xì)微懸浮液是非常重要的。根據(jù)一些行業(yè)特殊要求,思峻公司在GR2000系列的基礎(chǔ)上又開發(fā)出GRS2000超高速剪切乳化機(jī)機(jī)。其剪切速率可以14000 rpm,轉(zhuǎn)子的速度可以達(dá)到44m/s。在該速度范圍內(nèi),由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門研制的電機(jī)可以使粒徑范圍小到納米級(jí)。剪切力更強(qiáng),乳液的粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度高,無需其他輔助分散設(shè)備,可以達(dá)到普通的高壓均質(zhì)機(jī)的400BAR壓力下的顆粒大小.
2、設(shè)備特點(diǎn)
GRS設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比:
高效、節(jié)能
傳統(tǒng)設(shè)備需8小時(shí)的分散加工過程,GRS設(shè)備1小時(shí)左右完成,超細(xì)分散效果好,能耗極大降低;
高速、高品質(zhì)
傳統(tǒng)設(shè)備的攪拌轉(zhuǎn)速每分鐘幾十轉(zhuǎn),帶分散功能的轉(zhuǎn)速每分鐘1500轉(zhuǎn)以內(nèi),只完成宏觀分散加工,超細(xì)分散能力極為有限;GRS設(shè)備的轉(zhuǎn)速每分鐘10000~15000轉(zhuǎn)之間,超高線速度產(chǎn)生的剪切力,瞬間超細(xì)分散漿料中的粉體。
設(shè)備選型表:
型號(hào) | 流量 L/H | zui大喂粉量 Kg/h | 功率 Kw | 固體/液體/輸出連接 DN |
GRS2000/4 | 3,000 | 500 | 2.2 | 25/25/15 |
GRS2000/5 | 15,000 | 2,500 | 7.5 | 25/32/32 |
GRS2000/10 | 35,000 | 5,500 | 18.5 | 40/50/50 |
GRS2000/20 | 65,000 | 8,500 | 37 | 50/65/65 |
GRS2000/30 | 100,000 | 14,000 | 90 | 80/100/100 |
GRS2000/50 | 200,000 | 28,000 | 160 | 125/150/150 |
表注:流量可以根據(jù)流體的固含量以及附加泵的情況或減少25%。
GRS2000沉析纖維高剪切分散機(jī)