防止油墨中颜料颗粒沉降和团聚

使用超声波分散设备是防止油墨中颜料颗粒沉降和团聚的一种非常有效的高科技物理方法。

下面我将详细解释其原理、优势、应用方法和注意事项。

一、超声波防沉降的原理：为什么它有效？

颜料沉降的根本原因是颗粒间的范德华力导致它们相互吸引，形成团聚体（Agglomerates）。这些团聚体在重力作用下会逐渐沉降到底部。超声波分散通过以下机制打破这种状态：

1. 空化作用 – 核心机制
* 超声波发生器（换能器）将高频电信号（通常20kHz-40kHz）转换成机械振动。
* 这种振动通过探头（变幅杆）传入油墨中，产生交替的高压和低压循环。
* 在低压循环中，液体中会产生微小的真空气泡（空化泡）。
* 在紧接着的高压循环中，这些空化泡会以极高的速度崩溃、内爆，瞬间产生极其强烈的冲击波和局部的高温（约5000K）、高压（约1000个大气压）。
* 这些冲击波像无数个“微炸弹”，以极高的能量冲击颜料团聚体，将其打碎成原始的、细小的初级颗粒。

2. 湍流和剪切力
* 超声波在液体中传播还会产生强烈的声流和微射流，形成剧烈的湍流。
* 这种流体力学效应进一步对颗粒产生剪切作用，辅助分离已经松散的团聚体，并促进颗粒在液体中均匀分布。

3. 颗粒表面活化
* 空化作用产生的高能量可以暂时改变颜料颗粒表面的性质，使其更容易被树脂和溶剂润湿，从而与分散剂更好地结合，形成稳定的空间位阻或静电稳定结构。

总结： 超声波分散通过“空化作用”这个物理“暴力”手段，从根本上瓦解了导致沉降的团聚体，并使其难以再次团聚。

二、超声波分散的优势

* 效率高： 处理时间短，分散效果好，能达到甚至超过颜料的原始粒径。
* 效果稳定： 处理后的浆料粒径分布更窄，稳定性显著提高，不易沉降和结块。
* 适用性广： 对各种颜料（有机、无机）、碳纳米管、石墨烯等高难度材料都有效。
* 过程可控： 功率、时间、温度等参数可精确控制，保证批次一致性。
* 无污染： 纯物理过程，一般不引入新的化学物质。

三、如何在油墨生产中应用超声波分散？

通常有两种应用方式：

1. 批次处理（间歇式）
这是最常见的方式，适用于实验室研发和小批量生产。
* 流程： 将预混合的油墨（颜料+树脂+溶剂+助剂）倒入烧杯或容器中，将超声波探头浸入液面以下，开启设备进行定时处理。
* 优点： 灵活，易于优化工艺参数。

2. 在线处理（连续式）
适用于工业化大规模生产。
* 流程： 在生产线管道中安装一个超声波流动腔（反应器）。预混合的油墨通过泵送，流经该腔体时接受超声波处理。
* 优点： 自动化程度高，生产效率高，易于整合到现有生产线中。

结论

超声波分散设备是防止油墨颜料沉降的强大工具。 它通过剧烈的空化作用，能有效地解聚颜料团聚体，实现纳米或微米级别的均匀分散。

成功的关键在于： 将超声波视为整个分散稳定体系中的一环，并与合适的分散剂、树脂体系和流变助剂相结合。通过精细优化功率、时间和温度等参数，您可以显著提升油墨的品质、稳定性和生产效率。

建议在投入大规模生产前，先在实验室进行充分的参数优化实验。

联系电话：18918712959