Nanodeeltjes (zoals nano-titaniumdioxide, nano-ijzeroxide en organische nano-gekleurde pigmenten) vertonen een hoge dekking, hoge helderheid,en een uitstekende kleurenvastheid wanneer ze worden opgenomen in kleurcoatings vanwege hun kleine deeltjesgrootte (meestal < 1 μm) en grote specifieke oppervlakteHet gebruik van deze stoffen in de verwerking van water is in de meeste gevallen niet toegankelijk, maar het gebruik van deze stoffen is niet beperkt tot de verwerking van water.
- Agglomeratie-uitdaging: Nanodeeltjes vertonen een hoge oppervlakte-energie, waardoor ze gevoelig zijn voor het vormen van harde agglomeraten via van der Waals-krachten of waterstofbinding,hetgeen resulteert in een slechte uniformiteit van de kleurpasta;
- Inherente kleurinstabiliteit: geagglomereerde deeltjes kunnen de principes van lichtverspreiding en -absorptie verstoren, wat leidt tot verminderde dekking, dofere kleuren en verminderde glans,de volledige benutting van de prestatievoordelen van nanodeeltjes te voorkomen.
Zirkoniumkralen, als hoog efficiënt slijpmiddel, maken gebruik van hun hoge hardheid (hardheid van Mohs: 8,5 ̊9), lage slijtage,en een uitstekende taaiheid om pigmentagglomeraten door middel van een "shear-friction" mechanisme af te brekenBovendien zijn ze minder gevoelig voor het introduceren van onzuiverheden die de kleurpasta kunnen verontreinigen.waardoor ze een cruciale factor zijn bij het controleren van de deeltjesgrootteverdeling en kleurintensiteit van de kleurpasta.
Bij het slijpen van nanomateriaalpigmenten moet het beginsel worden nageleefd dat "de deeltjesgrootte van het slijpmedium verenigbaar moet zijn met de deeltjesgrootte van het beoogde pigment":Hoe kleiner de grootte van de zirconia kralen, hoe meer de op de pigmentagglomeraten uitgeoefende scheerkracht geconcentreerd is, waardoor fijnere geagglomereerde deeltjes kunnen worden afgebroken;te kleine kralen kunnen leiden tot onvoldoende inslagenergieBijvoorbeeld bij het gebruik van 0,1 mm zirconiaperlen voor een slijpproces van 2 uur kan de gemiddelde deeltjesgrootte (D50) van de kleurpasta 120 nm bereiken.met een smalle deeltjesverdelingBij gebruik van 0,5 mm- en 1,0 mm-kralen onder dezelfde slijpomstandigheden neemt de D50-waarde daarentegen toe tot respectievelijk 250 nm en 480 nm.gepaard gaat met de vorming van grotere agglomeratenDaarom wordt voor kleurenpasta's die zich richten op een doelgrootte van deeltjes van 100~300 nm, aanbevolen 0,1~0,3 mm zirconiaperlen te gebruiken.
De vulratio (de verhouding tussen het volume van de zirconiaperlen en het volume van de slijpkamer) heeft een directe invloed op zowel de botsingsherhalte tussen de perlen als op hun scheersterkte:
- Te lage vullingsgraad (< 60%): grote deeltjesverschillen resulteren in minder impactscheren, lage slijpdoeltreffendheid en een onvoldoende afbraak van pigmentagglomeraten;
- Te hoge vulgraad (> 80%): Slechte vloeibaarheid van de parel kan leiden tot "agglomeratie", wat resulteert in een lokale oververhitting (temperatuurverhoging van 5°C tot 10°C),wat op zijn beurt de dispersiestabiliteit van het pigment in gevaar brengt;
- Optimaal bereik: 65%~75%; bij dit bereik kan de botsingsherhalingsfrequentie 104~105 botsingen/min bereiken, waardoor een efficiënte overdracht van slijpenergie mogelijk is.
Onoppervlaktelijk behandelde zirconiaperlen hebben hydroxylgroepen op hun oppervlak die gemakkelijk waterstofbindingen vormen met nanodeeltjes,wat leidt tot de adsorptie van pigmenten op het oppervlak van de kralen en resulteert in "secundaire agglomeratie"Daarentegen kunnen zirconiaperlen die aan oppervlaktewijzigingen zijn onderworpen, zoals die welke zijn bekleed met SiO2 of PDMS (polydimethylsiloxaan), dit adsorptieverschijnsel effectief verminderen.Gegevens tonen aan dat met PDMS beklede zirconiaperlen de adsorptie van pigmenten kunnen verminderen van 120,5% tot minder dan 3%, optimaliseer de D50-deeltjesgrootte van de kleurpasta van 280 nm tot 180 nm en verlaag de agglomeratie snelheid na statische opslag aanzienlijk.
Zirconiaperlen vertonen een extreem lage slijtage (≤ 0,005%), die aanzienlijk lager is dan die van glasperlen en aluminiumperlen.Deze lage slijtage betekent dat er minder onzuiverheids ionen worden ingevoerd tijdens het slijpen, waardoor de chemische stabiliteit en de deeltjesgrootteverdeling van de kleurpasta worden gehandhaafd.wat leidt tot een toename van de deeltjesgrootte van de kleurpasta en een afname van de prestaties ervan.
De kleurproducerende eigenschap van nanodeeltjes komt voort uit de "interactie tussen licht- en pigmentdeeltjes": hoe smaller de deeltjesgrootteverdeling is en hoe uniformer de deeltjes, hoe groter de kleurverdeling.hoe regelmatiger de lichtverspreiding (bron van dekking) en absorptie (bron van kleur) worden, wat resulteert in een superieure kleurprestatie.
Beginsel: Wanneer de deeltjesgrootte van het pigment ongeveer 1/4 van de golflengte van het inkomend licht bedraagt (voor zichtbaar licht varieert de optimale deeltjesgrootte tussen ongeveer 100 en 190 nm),lichtverspreiding bereikt zijn maximale waardeDoor het optimaliseren van zirconia kralen om de D50 van nano-titaniumdioxide te stabiliseren bij 150 nm,de dekkingskracht (contrastverhouding) kan worden verhoogd van 75% tot meer dan 90%, met een toonaangevend prestatieniveau.
Pigmenten met een uniforme deeltjesgrootte vertonen een meer geconcentreerde absorptie van licht bij specifieke golflengten en produceren meer verzadigde kleuren.Het kleurverschil ΔE is een standaardmetric voor het kwantificeren van kleursafwijkingIn de meeste industriële toepassingen wordt een ΔE-waarde < 1,5 beschouwd als een kwaliteitsstandaard die verder gaat dan de resolutie van het menselijk oog.het is mogelijk een ΔE-waarde te bereiken voor de kleurpasta onder 1.5, het bereiken van een niveau dat niet te onderscheiden is met het blote oog.
Hoe fijner en gelijkmatiger de pigmentdeeltjes verdeeld zijn, hoe gladder het oppervlak van de film na coating is en hoe hoger de glans.de glans van de filmlaag (bij 60°) kan worden verhoogd van 45 GU tot meer dan 80 GU.
Architecturale coatings op waterbasis: het wordt aanbevolen om met SiO2-gecoate zirconiaperlen te werken met een deeltjesgrootte van 0,2 ∼0,3 mm, een vulgraad van 70%, een streefwaarde D50 van 150 ∼250 nm,en een dekking van> 90%.
High-end inkt: aanbevolen voor gebruik van 0,1 ∼0,2 mm PDMS-gecoate zirconiaperlen met een vulgraad van 65%, waarbij de doelgrootte van de D50-deeltjes van de kleurpasta 100 ∼180 nm is en ΔE < 1.0.
Cosmetica (fundatie): het wordt aanbevolen ongecoate zirconia-kraaljes van hoge zuiverheid te gebruiken met een deeltjesgrootte van 0,05 ∼0,1 mm; de D50 van de doelkleurpasta moet tussen 50 ∼100 nm liggen,ervoor te zorgen dat er geen onzuiverheden worden uitgelekt.
Keramische glazuur: het wordt aanbevolen om 0,3 ∼0,5 mm alumina- of composietkralen te gebruiken met een vulgraad van 75% en een doelgrootte van deeltjes D50 voor de kleurpasta tussen 200 ∼300 nm,met een vermogen van meer dan 10 W.
- Op maat gemaakte technologische optimalisatie: onder meer de ontwikkeling van op maat gemaakte zirconieperlen met een kernstructuur, integratie van een intelligent slijpsysteem met online deeltjesgroottebewaking,en onderzoek naar hulpdispersietechnieken zoals ultrasone behandeling om het energieverbruik te verminderen.
- De huidige uitdagingen omvatten voornamelijk: de grootschalige productie en kostenbeheersing van ultrafijne zirconiaperlen met een diameter van 0,05 tot 0,1 mm,alsmede hoe een uitstekende doorlaatbaarheid en een gelijkmatige verspreiding van de kralen binnen hoogviscositeits pigmentdispersie systemen kunnen worden gewaarborgd.
Zirconia beads leverage a fourfold mechanism— "particle size matching – energy regulation – surface anti-adsorption – low impurity contamination" —to effectively optimize the particle size distribution of nano-color pigmentsIn praktische toepassingen wordt het gebruik van de kleuren in de verf en in de behuizing van de kleuren in de verf en in de behuizing van de kleuren in de behuizing van de kleuren in de verf en in de behuizing van de kleuren in de behuizing.een nauwkeurige selectie van het juiste model op basis van specifieke eisen is vereistDe huidige technologische innovaties in de toekomst zullen de prestaties van nano-kleurpigmenten verder verbeteren.