二氧化硅納米二氧化硅（英文名稱nano-silicon dioxide）是一種無機化工材料，俗稱白炭黑。由于是超細納米級，尺寸范圍在1~100nm，因此具有許多獨特的性質(zhì)，如具有對抗紫外線的光學性能，能提高其他材料抗老化、強度和耐化學性能。用途非常廣泛。納米級二氧化硅為無定形白色粉末，無毒、無味、無污染，微結(jié)構(gòu)為球形，呈絮狀和網(wǎng)狀的準顆粒結(jié)構(gòu)，分子式和結(jié)構(gòu)式為SiO2，不溶于水。

納米是一個尺度，為10-9米，納米材料是指在三維空間中，至少有一維處于納米尺寸的范圍，也即1~100納米的范圍。納米材料具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隨藥效應(yīng)，因而展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，在催化、濾光、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等有廣泛的應(yīng)用前景

納米二氧化硅 

顆粒細化到納米級后，其表面積累了大量的正、負電荷，納米顆粒的形狀極不規(guī)則，這樣造成了電荷的聚集。納米顆粒表面原子比例隨著納米粒徑的降低而迅速增加，當降至1nm時，表面原子比例高達90%，原子幾乎全部集中到顆粒表面，處于高度活化狀態(tài)，導致表面原子配位數(shù)不足和高表面能。納米顆粒具有很高的化學活性，表現(xiàn)出強烈的表面效應(yīng)，很容易發(fā)生聚集而達到穩(wěn)定狀態(tài)，從而團聚發(fā)生
眾所周知納米氧化物極易產(chǎn)生自身的團聚，使得應(yīng)有的性能難以充分發(fā)揮。此外，納米氧化物的諸多奇異性能能否得到充分發(fā)揮，還取決于***大限度降低粉體與介質(zhì)間的表面張力。因此，納米氧化物粉體必須均勻分散，充分打開其團聚體，才能發(fā)揮其應(yīng)有的奇異性能。
 

氣相二氧化硅有效發(fā)揮作用的關(guān)鍵是確保其在樹脂中獲得適當?shù)姆稚�。分散設(shè)計越好，則有效性越好。

目前，國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量較好的企業(yè)使用的分散方式主要采取一步法的高速剪切分散，能基本滿足用戶的需要。由于我們行業(yè)的特點，有相當多的中小企業(yè)分散設(shè)備十分落后，分散時根本形成不了剪切力，只是一種攪拌，氣相二氧化硅在樹脂中根本形成不了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而無法發(fā)揮材料的性能。造成這種情況的主要原因① 尚未對分散的作用有正確的認識．許多生產(chǎn)商并未意識到分散的重要性；② 不知道對***終產(chǎn)品的品質(zhì)如何評價，

二氧化硅的分散效果

分散相在外力（重力或離心力）作用下，在連續(xù)相中上浮或下沉的結(jié)果。在忽略布朗運動效應(yīng)的靜態(tài)條件下，可用Stokes 定律來描述，即分散相球形顆粒由于重力的沉降速度 V 由下式確定：

式中

ρ_s -ρ為分散相與連續(xù)相的密度差，g 為重力加速度，d 為分散相顆粒直徑，μ為連續(xù)相的粘度。如果分散相顆粒的密度比連續(xù)相密度大，顆粒下沉，速度 V 為正值，反之，顆粒上浮，速度為負值。沉降速度大，漿料就容易分層。如果要保持體系穩(wěn)定，就必須降低沉降速度，對于特定的漿料可以通過減小分散相固體顆粒直徑 d。因為只有當粒徑減至連續(xù)相液體分子大小時，顆粒才能穩(wěn)定、均勻地分散在液體中不發(fā)生分離。

通過以上的分析我們可以看出，要提高懸浮液的穩(wěn)定性，分散相顆粒的粒徑應(yīng)盡量細小。但應(yīng)該指出，根據(jù)前人所做的大量研究發(fā)現(xiàn)，隨著顆粒粒度的減小，雖然顆粒由重力引起的分離作用變?yōu)榇我�的因素，但是由于顆粒之間的間距減小，顆粒之間的結(jié)合力（范德華力等）起到了重要決定性作用。另外，當顆粒直徑小于某一細小尺寸時，此時，顆粒的布朗運動效應(yīng)就不能忽略了，所以由于細小顆粒的布朗運動，而使得顆粒之間產(chǎn)生激烈地碰撞。若不加穩(wěn)定劑，這些情況都會導致顆粒團聚，對體系的穩(wěn)定是不利的。所以漿料的分散中，顆粒粒徑并非越細越好，要視漿料的特性而定。分散就是要根據(jù)物料的特性與特點，減小分散相顆粒的粒度，使其分布于一個較窄的尺寸范圍，并達到吸力與斥力的相互平衡，從而保證漿料體系的穩(wěn)定。

影響分散乳化結(jié)果的因素有以下幾點

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，細齒，超細齒，約細齒效果越好）

4 物料在分散墻體的停留時間，乳化分散時間（可以看作同等的電機，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）

線速度的計算

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。

– 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

– 在這種請況下兩表面間的距離為轉(zhuǎn)子-定子 間距。
IKN 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)速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是***重要的。根據(jù)一些行業(yè)特殊要求，依肯公司在ERS2000系列的基礎(chǔ)上又開發(fā)出ERX2000超高速剪切乳化機機。其剪切速率可以超過200.00 rpm，轉(zhuǎn)子的速度可以達到66m/s。在該速度范圍內(nèi)，由剪切力所造成的湍流結(jié)合專門研制的電機可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強，乳液的粒經(jīng)分布更窄。由于能量密度極高,無需其他輔助分散設(shè)備,可以達到普通的高壓均質(zhì)機的400BAR壓力下的顆粒大小.

二氧化硅分散機設(shè)備特點

•  ERS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小時的分散加工過程，ERS設(shè)備1小時左右完成，超細分散效果顯著，能耗*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，超細分散能力極為有限；ERS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，瞬間超細分散漿料中的粉體。

1 表中上限處理量是指介質(zhì)為“水”的測定數(shù)據(jù)。

2 處理量取決于物料的粘度，稠度和***終產(chǎn)品的要求。

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