高剪切机的应用及分散效果

高剪切分散机的应用及影响因素

高剪切分散机就是高效、快速、均匀地将一个相或多个相(液体、固体、气体)进入到另一互不相溶的连续相(通常液体)的过程。而在通常情况下各个相是互不相溶的。当外部能量输入时，两种物料重组成为均一相。由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成悬浮液（固/液），乳液（液体/液体）和泡沫（气体/液体）。从而使不相溶的固相、液相、气相在相应成熟工艺和适量添加剂的共同作用下，瞬间均匀精细的分散分散，经过高频的循环往复，最终得到稳定的高品质产品。

高剪切分散机由1-3个工作腔组成，在马达的高速驱动下，物料在转子与定子之间的狭窄间隙中高速运动，形成紊流，物料受到更强液力剪切、离心挤压、高速切割、撞击和研磨等综合作用，从而达到分散、分散、破碎的效果。被加工物料本身和物理性质和工作腔的数量以及控制物料在工作腔中停留的时间决定了粒径分布范围及均化、细化的效果和产量的大小。

◆ 处理量大，适合工业化在线连续生产；

◆ 粒径分布范围窄，匀度高；

◆ 省时、高效、节约能源；

◆ 精密铸造的整体式机架和经精密动平衡测试的每道转子，确保整机运行噪音低，运转平稳；

◆ 消除批次间生产的品质差异；

◆ 无死角，物料100%通过粉碎分散剪切；

◆ 具有短距离、低扬程输送功能；

◆ 使用简单，维修方便；

◆ 可实现自动化控制；

◆ 集装式机械密封，保证物料无泄漏；

◆ 单机处理量从1～120m3/h。

高剪切分散机的应用

1 精细化工颜料染料涂料油漆塑料树脂油墨糊料浆料热熔胶阻燃剂胶粘剂整理剂表面活性剂均染剂防粘剂消泡剂光亮剂橡胶助剂塑料助剂染料助剂絮凝剂混凝剂表面活性剂溶剂硅油分散树脂分散碳黑分散

2 石油化工润滑油重油混合重油分散油包水包油水柴油分散改性沥青分散沥青催化剂蜡分散

3 农药化肥化肥农药分散农药助剂农药中间体药乳油杀虫剂除草剂种衣剂杀菌剂植物激素尿素复合肥乳油湿性粉剂

4 生物医药细胞浆化血清疫苗蛋白质分散剂药乳膏抗生素糖衣

5 日用化工护肤霜护肤膏洗涤剂防腐剂美发用品牙膏日用香精

6 食品工业食品添加剂香精香料果汁果酱冰淇淋乳制品巧克力植脂末

7 涂料油墨内外墙涂料乳胶漆纳米涂料建筑胶光固化涂料油墨墨水碳黑涂料助剂釉膨润土

8 造纸工业纸浆胶黏剂松香分散碳酸钙填料助剂颜料混合树脂分散

9 环境保护：废水、污水处理、改质、回收利用

10其他：造纸、陶瓷泥釉、除锈剂、滑石粉

分散分层是分散相在外力（重力或离心力）作用下，在连续相中上浮或下沉的结果。在忽略布朗运动效应的静态条件下，可用Stokes 定律来描述，即分散相球形颗粒由于重力的沉降速度V 由下式确定：

式中

ρs -ρ为分散相与连续相的密度差，g 为重力加速度，d 为分散相颗粒直径，μ为连续相的粘度。如果分散相颗粒的密度比连续相密度大，颗粒下沉，速度V 为正值，反之，颗粒上浮，速度为负值。沉降速度大，浆料就容易分层。如果要保持体系稳定，就必须降低沉降速度，对于特定的浆料可以通过减小分散相固体颗粒直径d。因为只有当粒径减至连续相液体分子大小时，颗粒才能稳定、均匀地分散在液体中不发生分离。

通过以上的分析我们可以看出，要提高悬浮液的稳定性，分散相颗粒的粒径应尽量细小。但应该指出，根据前人所做的大量研究发现，随着颗粒粒度的减小，虽然颗粒由重力引起的分离作用变为次要的因素，但是由于颗粒之间的间距减小，颗粒之间的结合力（范德华力等）起到了重要决定性作用。另外，当颗粒直径小于某一细小尺寸时，此时，颗粒的布朗运动效应就不能忽略了，所以由于细小颗粒的布朗运动，而使得颗粒之间产生激烈地碰撞。若不加稳定剂，这些情况都会导致颗粒团聚，对体系的稳定是不利的。所以浆料的分散中，颗粒粒径并非越细越好，要视浆料的特性而定。分散就是要根据物料的特性与特点，减小分散相颗粒的粒度，使其分布于一个较窄的尺寸范围，并达到吸力与斥力的相互平衡，从而保证浆料体系的稳定。

影响高剪切分散结果的因素有以下几点

1 分散头的形式（批次式和连续式）（连续式比批次好）

2 分散头的剪切速率（越大，效果越好）

3 分散头的齿形结构（分为初齿，中齿，细齿，超细齿，约细齿效果越好）

4 物料在分散墙体的停留时间，分散分散时间（可以看作同等的电机，流量越小，效

果越好）

5 循环次数（越多，效果越好，到设备的期限，就不能再好）

线速度的计算

剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。

–剪切速率(s-1) = v 速率(m/s)

g 定-转子间距(m)

由上可知，剪切速率取决于以下因素：

–转子的线速率

–在这种请况下两表面间的距离为转子-定子间距。

IKN 定-转子的间距范围为0.2 ~ 0.4 mm

速率V= 3.14 X D（转子直径）X 转速RPM / 60

同一物质的效

果分析图

从上面看来,转速和分散头的精密程度决定分散效果

超高速分散均质分散机的高的转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是最重要的。根据一些行业特殊要求，依肯公司在ERS2000系列的基础上又开发出ERX2000超高速剪切分散机

机。其剪切速率可以超过200.00 rpm，转子的速度可以达到66m/s。在该速度范围内，由剪

切力所造成的湍流结合专门研制的电机可以使粒径范围小到纳米级。剪切力更强，乳液的粒经

分布更窄。由于能量密度极高,无需其他辅助分散设备,可以达到普通的高压均质机的

400BAR压力下的颗粒大小.

REACTOR 标准流量输出转速标准线速度马达功率进出口尺寸

型号l/h rpm m/s kW

ER 2000/4 300-1,000 9,000 23 2.2 DN25 / DN15

ER 2000/5 3,000 6,000 23 7.5 DN40 / DN32

ER 2000/10 10,000 4,200 23 15 DN50 /DN 50

ER 2000/20 20,000 3,000 23 37 DN80 /DN 65

ER 2000/30 40,000 1,500 23 55 DN150 /DN 125

ER 2000/40 70,000 1,500 23 95 DN150 / DN125

ER 2000/50 125,000 1,100 23 160 DN200 / DN150