Ключевое правило: Порошок органоглины существует в виде стопок тысяч связанных пластинок. Эти стопки необходимо механически расслаивать на отдельные глинистые пластинки, что требует устойчивого высокого сдвига (≥1500 об/мин в течение ≥15 мин) и, в системах с низкой полярностью, полярного активатора для ослабления межслоевых сил. Неправильная дисперсия является наиболее распространенной причиной плохих реологических характеристик органоглины в полевых условиях.
Две наиболее распространенные причины сбоя дисперсии
Основываясь на технических запросах клиентов, которые мы обрабатываем каждую неделю, можно сделать вывод, что почти все сбои в работе диспергирования органоглины в полевых условиях обусловлены двумя основными причинами:
- Нет этапа предварительного гелеобразования (предварительное гелеобразование пропущено). Органоглине требуется время и усилия, чтобы создать гелевую сеть. Если вы добавите органоглину, немного перемешайте и сразу же приступите к остальной части рецептуры, сетка геля не успеет полностью сформироваться. В результате получается продукт с недостаточной вязкостью и плохими противоосаждающими свойствами, хотя сама органоглина в порядке.
- полярный активатор не добавлен. Для обычных марок растворителей с низкой и средней полярностью (ароматических или алифатических) полярный активатор не является обязательным — это механизм, который ослабляет межслоевые силы и обеспечивает полное отшелушивание глинистых пластинок. Если его пропустить, глинистые пластинки останутся частично слипшимися, что уменьшит эффективную площадь и прочность геля на 40–60 % по сравнению с правильно активированной дисперсией.
Один практический совет от нашей технической команды: Прежде чем добавлять органоглину в растворитель, просейте сухой порошок через стандартное мелкое сито, чтобы разбить транспортировочные комки. Этот простой шаг гарантирует, что порошок попадет в растворитель в виде сыпучих частиц и станет лучшей отправной точкой для диспергатора с высоким сдвиговым усилием. Если просеивание на вашей производственной линии нецелесообразно, компенсируйте это увеличением времени смешивания на 5 минут и увеличением скорости сдвига до верхнего предела рекомендуемого диапазона.
Почему важен метод дисперсии
Органоглина, которая не полностью расслаивается, образует грубые агломераты, которые не могут образовывать электростатическую гелевую сетку на торцах, необходимую для тиксотропии. По результатам наших испытаний: органоглина, смешанная со скоростью всего лишь 500 об/мин (низкая скорость сдвига), достигает индекса тиксотропии 2,1–2,8 по сравнению с TI 4,5–5,5 при правильном диспергировании с высокой скоростью сдвига при 2000 об/мин при одинаковой дозировке. Разница полностью заключается в качестве дисперсии, а не в качестве органоглины.
Метод А: Дисперсия полярного активатора
Для марок: CP-34, CP-40, CP-982, CP-992 (опция), CP-250A.
- Добавьте органоглину в растворитель/масло. при комнатной температуре. Соотношение: обычно 1–5% по массе от общей массы смеси.
- Добавить полярный активатор (95%-ный этанол или пропиленкарбонат) в количестве 30–50% от массы органоглины (например, 1 г активатора на 2–3 г органоглины).
- Смешайте при высоком сдвиге: Используйте диссольвер Cowles, высокоскоростной диспергатор или роторно-статорный миксер со скоростью 1000–3000 об/мин в течение 10–15 минут. Температура должна быть 20–40°С.
- Период отдыха: Прекратите смешивание и подождите 5–15 минут для образования гелевой сетки, прежде чем продолжить.
- Приступаем к формулированию: Добавляйте смолы, пигменты и другие компоненты обычным способом.
Метод Б: Самоактивирующаяся (SA) дисперсия
Для марок: CP-180B, CP-992 (режим SA)
- Добавляйте органоглину напрямую в растворитель или масляную фазу — полярный активатор не требуется.
- Смешайте при высоком сдвиге: 1500–3000 об/мин в течение 15–20 минут. Более длительное время смешивания компенсирует отсутствие внешнего активатора.
- Период отдыха: Подождите 10 минут перед дальнейшей обработкой.
Метод C: Дисперсия на водной основе (CP-EW)
- Добавьте CP-EW в воду при перемешивании.
- Перемешивайте при средней скорости сдвига в течение 15–20 минут.
- полярный активатор не требуется — в качестве дисперсионной среды выступает вода.
- Для косметического применения: диспергировать в водной фазе перед эмульгированием.
Метод D: Метод предварительного геля (маточная смесь)
Когда полную производственную партию невозможно диспергировать при достаточном усилии сдвига (большие котлы, ограничения производительности диспергатора или смолы с плохой смачиваемостью (эпоксидные, полиэфирные, алкидные с коротким содержанием масла)), органоглину можно сначала превратить в высококонцентрированную «предгелевую пасту» в небольшой части растворителя или масла, а затем смешать с основной партией.
Типичная формула пасты для предварительного геля (по весу): растворитель или масло ~87%, органоглина 8–10%, полярный активатор 3–4%.
- Объединить часть растворителя/масла с порошком органоглины и перемешивают при высоких сдвиговых усилиях в течение ~10 минут.
- Добавьте полярный активатор и продолжайте перемешивать ~5 минут.
- Отдых до образования твердой однородной гелевой пасты.
- Смешайте пасту предварительного геля с основной порцией. при заданной скорости обработки, перемешивая при средней или высокой скорости сдвига до равномерного распределения.
Поскольку паста является стабильным промежуточным продуктом, ее можно приготовить заранее отдельными партиями и использовать по мере необходимости, что полезно для производственных линий, использующих несколько рецептур из одной и той же базовой марки органоглины.
| Аспект | Прямое добавление (методы A/B) | Мастербатч предварительного геля (метод D) |
|---|
| Оборудование | Полнопорционный диспергатор с высоким сдвиговым усилием | Меньший смеситель с высоким усилием сдвига только для пасты |
| Лучшее для | Стандартные размеры партий с достаточной производительностью диспергатора | Большие партии, оборудование с ограниченным усилием сдвига или смолы с плохой смачиваемостью. |
| Контроль качества | Качество геля проверено только в финальной партии. | Качество геля-пасты можно проверить перед смешиванием с основной партией. |
| Рабочий процесс | Один шаг | Два шага, но пасту можно приготовить заранее и использовать в нескольких партиях. |
Руководство по выбору полярного активатора
| Активатор | Использование | Примечания |
|---|
| 95% этанол | Общего назначения, краски, покрытия | Самый распространенный, хорошая эффективность. |
| Пропиленкарбонат | Покрытия с высоким содержанием сухого остатка, смазки | Низкий уровень летучих органических соединений, отличная производительность |
| Ацетон | Низкополярные системы | Быстрое испарение, подходит для холодной погоды. |
| Метанол | Промышленный (не косметический) | Высокая эффективность, проблема токсичности |
Распространенные проблемы дисперсии
- Комковистая/зернистая текстура: Недостаточная скорость или время сдвига. Увеличьте скорость вращения или увеличьте время перемешивания.
- Плохой гель/низкая вязкость: Слишком мало активатора или активатор добавлен слишком поздно. Активатор добавляют сразу после добавления органоглины.
- Вязкость слишком высокая: Чрезмерная активация или слишком высокая дозировка. Уменьшите добавление органоглины или соотношение активатора.
- Гель не образуется: Неправильный сорт для полярности растворителя. Проверьте Поиск продукта для совместимости.
Часто задаваемые вопросы
Как диспергировать органоглину?
(1) Добавьте органоглину в растворитель/масло перед смолой; (2) добавить полярный активатор — 95%-ный этанол в количестве 30–50% от массы органоглины или пропиленкарбонат в количестве 20–30%; (3) перемешивать при 1500–3000 об/мин в течение 15–20 минут (диспергатор Cowles); (4) отдохнуть 10–15 минут для формирования геля; (5) проверить TI ≥ 4,0. Для самоактивирующихся марок: пропустить активатор, процедура смешивания такая же.
Какой полярный активатор для органоглины лучший?
95% этанол в количестве 30–40% от массы органоглины — наиболее распространен для покрытий. Пропиленкарбонат в концентрации 20–30 % — предпочтителен для буровых растворов и смазок на нефтяной основе (нелетучие). Ацетон 30–50% — высокоэффективный, но очень летучий, применяется в вентилируемом оборудовании. Для большинства покрытий стандартным и надежным выбором является этанол в концентрации 30–40%.
Почему органоглина не диспергируется должным образом?
Наиболее распространенные причины: (1) недостаточный сдвиг — используйте диспергатор Cowles со скоростью ≥1500 об/мин в течение ≥15 минут; (2) органоглина добавляется к смоле перед растворителем; (3) неправильная доза возбудителя — слишком маленькая (<20% массы ОК) или слишком большая (>60%, «отравление активатором»); (4) неверная марка растворителя для полярности — проверьте совместимость в сервисе подбора продукта; (5) температура слишком низкая — ниже 15°С, продлить перемешивание до 20–25 мин.
Можно ли диспергировать органоглину без активатора?
Да — для самоактивирующихся марок (CP-180B, CP-APA, CP-MP10) или в высокополярных растворителях (МЭК, бутилацетат, смеси кетонов), где растворитель сам по себе обеспечивает достаточную полярность. Для обычных марок ароматических или алифатических растворителей для достижения полной эффективности требуется активатор.
Что представляет собой метод предварительного геля (маточной смеси) для диспергирования органоглины?
В методе предварительного геля (маточная смесь) органоглину превращают в пасту высокой концентрации в небольшой части растворителя или масла — обычно растворитель/масло ~87 %, органоглина 8–10 %, полярный активатор 3–4 % по массе — перед смешиванием ее с основной партией при заданной скорости обработки. Она подходит для больших партий, оборудования с ограниченной способностью к высокому сдвигу и смол с плохой смачиваемостью (эпоксидная, полиэфирная, алкидная смола с коротким содержанием масла), а пасту можно приготовить заранее для использования в нескольких партиях.
Связанные: Как работает органоглина · Поиск продукта · Техническая поддержка
