| Диспергирование (от лат. dispergo - рассеиваю, рассыпаю) тонкое измельчение твердого тела или жидкости, в результате которого образуются дисперсные системы: порошки, суспензии, эмульсии, аэрозоли.
Диспергирование жидкостей в газах (воздухе) обычно называется распылением, а в жидкостях - эмульгированием. Диспергирование твердых материалов производят с помощью мельниц различной конструкции (шаровых, вибрационных, коллоидных, струйных и др.), звуковых и ультразвуковых вибраторов.
Основной способ измельчения твердых материалов - механическое диспергирование. Над системой в этом случае совершается внешняя механическая работа, и в процессе дробления происходит преодоление межмолекулярных сил и накопление поверхностной энергии. Механическое диспергирование осуществляют различными способами: истиранием, раздавливанием, раскалыванием, распылением, барботажем (пропусканием струи воздуха, пара или газа через жидкость), встряхиванием, взрывом и т. п.
Для диспергирования не очень прочных материалов в настоящее время достаточно широко применяют ультразвуковой метод.
При диспергировании жидкостей применяют турбулентное (вихревое) перемешивание, различного рода гомогенизаторы - аппараты для получения однородных эмульсий. В лабораториях и аптеках для диспергирования широко используют ступы.
Диспергирование имеет место в процессе производства лакокрасочных материалов всегда, когда необходимо ввести пигменты и/или наполнители. Диспергирование в данном случае означает разрушение агломератов пигмента, агломератов кристаллитов или первичных частиц или агрегатов и их распределение в жидкой фазе, обычно в растворе пленкообразователя или при производстве порошковых материалов в расплаве полимера.
Диспергирование, как и измельчение, - это наиболее энергоемкая и технически сложная стадия в производстве пигментированных ЛКМ. Для достижения наибольшей эффективности процессов диспергирования на имеющемся оборудовании (устройстве, аппарате) композиция диспергируемого материала при необходимости должна быть подготовлена с помощью процесса, известного под названием оптимизация пигментной пасты. При диспергировании возникают напряжения. Применение механической силы к частице, например, агломерату, называют механическим напряжением.
Диспергирование (от лат. dispergo - рассеиваю, рассыпаю), тонкое измельчение твердого тела или жидкости, в результате которого образуются дисперсные системы. порошки. суспензии. эмульсии. аэрозоли.
Диспергирование жидкости в газовой среде наз. распыливанием, в др. жидкости (не смешивающейся с первой) - эмульгированием (см. Эмульсии). Удиспергирование работа, затрачиваемая на диспергирование, зависит от когезионных характеристик (см. Когезия), особенностей структуры измельчаемого тела и требуемой степени его измельчения, а также поверхностной (межфазной) энергии. Введение в систему ПАВ - диспергаторов, эмульгаторов, понизителей твердости - снижает энергозатраты при диспергировании и повышает дисперсность измельченной фазы. В промышленности и лаб. практике диспергирование твердых тел осуществляют с помощью мельниц разл. типов: шаровых, вибрационных, планетарных, дезинтеграторных, струйных и др. (см. Измельчение).
Для диспергирования жидкостей применяют следующие устройства: гомогенизаторы, в которых жидкая смесь продавливается под высоким давлением (до 35 МПа) через отверстия сечением ок. 10-4 см2 или через узкий кольцевой зазор спец. клапана; коллоидные мельницы, в которых жидкость диспергируется при прохождении через конич. зазор шириной до 25 мкм между статором и ротором, вращающимся с частотой порядка 2.104 об/мин; смесители инжекционного типа и форсунки, работающие по принципу действия струйного насоса (см. Насосы); высокоскоростныемешалки турбинного, пропеллерного и др. типов (см. Перемешивание). Кроме того, диспергирование осуществляют с помощью акустич. и электрич. устройств. К акустич. устройствам относятся, например, ультразвуковые свистки и сирены для эмульгирования, магнитострикц. преобразователи для получения суспензий, волновые концентраторы (в виде распылительной насадки) для генерирования аэрозолей (см. также Ультразвуковые аппараты). Действие ультразвуковых диспергаторов основано на явлении кавитации - образовании в жидкости заполненных газом каверн, или полостей; при их захлопывании возникают ударные волны. приводящие к разрушению твердых тел и эмульгированию жидкости. Работа устройств для электрич. эмульгирования или распиливания основана на сообщении жидкости, точнее пов-сти жидкой диспергируемой фазы при ее истечении через спец. сопло либо разбрызгивающее приспособление избытка электрич. зарядов. Отталкивание одноименных зарядов в поверхностном слое приводит к снижению межфазной энергии, или поверхностного натяжения (см. Поверхностные явления), что способствует диспергированию.
Диспергирование при высоких мех. нагрузках, особенно твердых тел, часто сопровождается физ. и хим. процессами, приводящими к глубоким изменениям состава, структуры и свойств этих тел (см. Механохимия). В случае достаточно сильного понижения удельной своб. поверхностной энергии на границе фаз благодаря воздействию ПАВ или повышению энергии теплового движения диспергирование может происходить самопроизвольно. Такое диспергирование наблюдается вблизи критич. температуры смешения двух жидкостей, при получении смазочно-охлаждающих жидкостей из эмульсолов, при образовании водных дисперсий некоторых гидрофильных минералов (об условиях самопроизвольного диспергирования подробно см. Дисперсные системы).
В зависимости от состава и свойств диспергируемой фазы и дисперсионной среды, а также способа диспергирование ниж. граница размеров частиц измельченного тела может находиться в пределах от неск. десятков до неск. десятых долей мкм, при самопроизвольном диспергирование составляет неск. нм. Дисперсный состав измельченных фаз определяют методами дисперсионного анализа.
Диспергирование широко применяют в произ-ве дисперсных материалов для приготовления изделий по порошковой технологии, минер. вяжущих веществ, полимерных материалов, пигментов, красителей, разл. орг. веществ, пищ. продуктов и лек. препаратов, а также для активации веществ в твердом состоянии. Интенсивное диспергирование горных пород происходит при бурении нефтяных и газовых скважин, абразивном износе деталей машин и механизмов. В прир. условиях диспергирование сопровождает тектонич. процессы, выветривание горных пород, почвообразование.
|
