高转速乳化机的特点及应用

高速乳化机的分散理论：

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：

ρ_s -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。

影响高剪切乳化结果的因素有以下几点

1 乳化头的形式（批次式和连续式）（连续式比批次好）

2 乳化头的剪切速率 （越大，效果越好）

3 乳化头的齿形结构（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

  
超高速分散均质乳化机的高的转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是重要的。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超高速剪切乳化机机。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.所以乳化机的转速和剪切速率是影响乳化效果的一个重要因素。

目前国内市场上大多数的乳化机厂家生产出来的乳化机转速只能达到3000rpm左右，当然我所说的都是指工业化的乳化机。对于实验室小型乳化机，由于电机（220V），轴等因素转速可达3000rpm左右，但是这种实验室乳化机无法对应放大到生产中，所以在这里不做重点讲诉。对于工业化乳化机的提速问题一直是乳化机厂家关注的问题，但是由于提速会带来的各种影响，如：提速后，发热量大，机械密封会容易烧坏；提速后，定转子间隙的控制；提速后，整体设备的稳定性考量；所以这些都是困扰乳化机厂家的一大难题，当然重要的乳化机提速会所带来的成本，生产厂家是否能够承受得了。

在接触过多家乳化机生产厂家后，发现国内居然绝大多数的厂家生产的都是3000rpm左右的乳化机，真正生产高转速的，而高转速乳化机厂家又都是中外合资的性质，核心技术都是外国的，在接触到IKN时，他们的技术员给我详细的讲解了高转速乳化机的知识，在这里和大家分享一下。IKN从事流体设备的研发和生产以及有100多个年头了，生产的分体式三级乳化机ER2000系列，具有高转速、低能耗、低噪音、高寿命等优势，经过IKN全体研发生产部员工的不懈努力，终于解决了IKN三级分体式乳化机的提速问题。市场上一般使用的乳化机由于定转子精度以及机械密封的原因，转速只能达到2910转，而IKN研发的立式分体式乳化机将转速提高到9000转，从而更好的解决了市场的需求。高转速乳化机ER2000系列，采用分体式结构，通过皮带变速，转速可达9000rpm，配上变频器转速可高达14000rpm；高转速的乳化机必须配备高精密的机械密封，ER2000系列采用德国博格曼双端面机械密封，并配封冷却系统；有三级乳化机头，定转子间隙为0.2-0.4mm，对于物料的剪切细化能力更强，乳化效果更佳。

高速乳化机就是高效、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，终得到稳定的高品质产品。

高速乳化机的应用

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