Auswirkung von Zirkonoxidperlen auf die Partikelgrößenverteilung und die Farbeigenschaften von Pigmentschlämmen

Nanopartikel (wie Nano-Titandioxid, Nano-Eisenoxid und organische Nanofarbenpigmente) weisen eine hohe Abdeckung, hohe Helligkeit,und eine ausgezeichnete Farbfestigkeit bei Einbindung in Farbbeschichtungen aufgrund ihrer geringen Partikelgröße (typischerweise < 1 μm) und ihrer großen spezifischen OberflächeSie finden daher eine breite Anwendung in Bereichen wie Wasserbeschichtungen, Tinten, Kosmetik und High-End-Keramik.

1. Agglomerationsherausforderung: Nanopartikel weisen eine hohe Oberflächenenergie auf, was sie anfällig für die Bildung harter Agglomerate durch Van der Waals-Kräfte oder Wasserstoffbindungen macht.Dies führt zu einer schlechten Einheitlichkeit der Farbpaste.;
2. Inherente Farbinstabilität: Agglomerierte Partikel können die Prinzipien der Lichtstreuung und -absorption stören, was zu einer reduzierten Abdeckung, stumpferen Farben und vermindertem Glanz führt,Dies verhindert die vollständige Nutzung der Leistungsvorteile von Nanopartikeln..

Zirkonieperlen, als hocheffiziente Schleifmedien, nutzen ihre hohe Härte (Mohs-Härte: 8,5 ‰ 9), niedrige Verschleißrate,und eine hervorragende Zähigkeit zum Abbau von Pigmentagglomeraten durch einen "Schere-Reibungsmechanismus"Außerdem sind sie weniger anfällig für Verunreinigungen, die die Farbpaste kontaminieren könnten.Sie sind daher ein wichtiger Faktor bei der Kontrolle der Partikelgrößenverteilung und der Farbintensität der Farbpaste..

Bei der Schleifung von Pigmenten aus Nanomaterialien sollte der Grundsatz eingehalten werden, dass "die Partikelgröße des Schleifmediums mit der Zielpartikelgröße des Pigments vereinbar sein muss":je kleiner die Zirkonie-Perlen größe, je konzentrierter die auf die Pigmentagglomerate angewandte Scherkraft ist, so daß feinere agglomerierte Partikel abgebaut werden können;Übermäßig kleine Perlen können zu einer unzureichenden Aufprallenergie führen, wodurch der Schleifzyklus verlängert wird. Bei Verwendung von 0,1 mm zirkonischen Perlen für einen 2-stündigen Schleifprozess kann die mittlere Partikelgröße (D50) der Farbpaste beispielsweise 120 nm erreichen.mit einer schmalen PartikelgrößenverteilungBei der Verwendung von 0,5 mm- und 1,0 mm-Kernchen unter den gleichen Schleifbedingungen erhöhen sich dagegen die D50-Werte auf 250 nm bzw. 480 nm.Begleitet von der Bildung größerer AgglomerateDaher wird für Farbpaste mit einem Zielpartikelgrößenbereich von 100~300 nm empfohlen, Zirkoniumperlen mit einer Breite von 0,1~0,3 mm zu verwenden.

Das Füllverhältnis (das Verhältnis des Volumens der Zirkonieperlen zum Volumen der Schleifkammer) beeinflusst unmittelbar sowohl die Kollisionsfrequenz zwischen den Perlen als auch ihre Scherfestigkeit:

• Übermäßig niedrige Füllrate (< 60%): Ein großer Abstand zwischen den Partikeln führt zu geringeren Schlag-Schere-Zyklen, geringerem Schleifwirkung und fehlender Abbau von Pigmentagglomeraten;
• Übermäßig hohe Füllgeschwindigkeit (> 80%): Eine schlechte Flüssigkeit des Perlenkörpers kann zu einer "Agglomeration" führen, die zu einer lokalisierten Überhitzung führt (Temperaturerhöhung von 5°C bis 10°C),die wiederum die Dispersionsstabilität des Pigments beeinträchtigt;
• Optimaler Bereich: 65% bis 75%; in diesem Bereich kann die Kollisionsfrequenz der Perlen 104 bis 105 Kollisionen/min erreichen, was eine effiziente Übertragung der Schleifenergie ermöglicht.

Oberflächenbehandelte Zirkonieperlen haben Hydroxylgruppen auf ihrer Oberfläche, die leicht Wasserstoffbindungen mit Nanopartikeln bilden,die zur Adsorption von Pigmenten auf die Perlenoberfläche führt und zu einer "sekundären Agglomeration" führtZirkoniekernen, die einer Oberflächenveränderung unterzogen werden, wie sie mit SiO2 oder PDMS (Polydimethylsiloxan) beschichtet sind, können dagegen dieses Adsorptionsphänomen wirksam verringern.Daten zeigen, dass mit PDMS beschichtete Zirkonieperlen die Pigmentadsorptionsrate von 12 bis 15 g/l verringern können.0,5% bis unter 3%, die Partikelgröße der Farbpaste D50 von 280 nm auf 180 nm optimieren und die Agglomerationsrate nach statischer Lagerung signifikant senken.

Zirkonieperlen weisen eine extrem niedrige Abriebsrate auf (≤ 0,005%), die deutlich niedriger ist als bei Glasperlen und Aluminiumperlen.Diese geringe Abriebsrate bedeutet, dass während des Schleifprozesses weniger Verunreinigungs-Ionen eingeführt werden, wodurch die chemische Stabilität und die Partikelgrößenverteilung der Farbpaste erhalten bleiben.was zu einer Erhöhung der Partikelgröße der Farbpaste und zu einer Verringerung ihrer Wirksamkeit führt.

Die farbgebende Eigenschaft von Nanopartikeln beruht auf der "Wechselwirkung zwischen Licht und Pigmentpartikeln": je schmaler die Partikelgrößenverteilung und je einheitlicher die Partikel, desto größer ist die Farbgebung.je regelmäßiger die Lichtstreuung (Abdeckungsquelle) und die Absorption (Farbquelle) werden, wodurch eine überlegene Farbleistung erzielt wird.

Prinzip: Wenn die Pigmentpartikelgröße etwa 1/4 der Wellenlänge des einfallenden Lichts beträgt (für sichtbares Licht liegt die optimale Partikelgröße zwischen etwa 100 und 190 nm),Lichtstreuung erreicht ihren maximalen WertDurch die Optimierung von Zirkonieperlen, um den D50 von Nano-Titandioxid bei 150 nm zu stabilisieren,seine Abdeckungskraft (Kontrastverhältnis) kann von 75% auf über 90% erhöht werden, die ein branchenführendes Leistungsniveau erreichen.

Pigmente mit gleichmäßiger Partikelgröße absorbieren Licht bei bestimmten Wellenlängen konzentrierter und erzeugen gesättigte Farben.Der Farbunterschied ΔE ist eine Standardmetrik zur Quantifizierung der FarbweichungIn den meisten industriellen Anwendungen gilt ein ΔE-Wert < 1,5 als Qualitätsstandard, der über die Auflösungsfähigkeit des menschlichen Auges hinausgeht.Es ist möglich, einen ΔE-Wert für die Farbpaste unter 1 zu erreichen..5, die mit bloßem Auge nicht zu unterscheiden ist.

Je feiner und gleichmäßiger die Pigmentpartikel verteilt sind, desto glatter wird die Oberfläche des Films nach der Beschichtung und desto höher wird sein Glanz.die Glänze der Filmschicht (bei 60°) kann von 45 GU auf über 80 GU erhöht werden.

Architekturbeschichtungen auf Wasserbasis: Es wird empfohlen, mit SiO2-beschichteten Zirkonieperlen mit einer Partikelgröße von 0,2 ∼0,3 mm, einer Füllgeschwindigkeit von 70% und einem Zielwert von 150 ∼250 nm zu arbeiten.und eine Abdeckungsquote> 90%.

High-End-Tinte: Empfohlen für den Einsatz von 0,1×0,2 mm PDMS-beschichteten Zirkonieperlen mit einer Füllrate von 65%, wobei die Zielpartikelgröße D50 der Farbpaste 100×180 nm und ΔE < 1 beträgt.0.

Kosmetik (Foundation): Es wird empfohlen, unbeschichtete hochreine Zirkonieperlen mit einer Partikelgröße von 0,05 ∼0,1 mm zu verwenden; die D50 der Zielfarbpaste sollte zwischen 50 ∼100 nm liegen,Sicherstellung, dass keine Verunreinigungen ausgelaugt werden.

Keramische Glasur: Es wird empfohlen, Aluminiumperlen von 0,3 ∼0,5 mm oder Verbundperlen mit einer Füllrate von 75% und einer Zielpartikelgröße D50 für die Farbpaste zwischen 200 ∼300 nm zu verwenden,mit einer Breite von mehr als 20 mm,.

1. Individuelle Technologieoptimierung: Einschließlich der Entwicklung von individuell angepassten Zirkonieperlen mit "Kernschalenstruktur", Integration eines intelligenten Schleifsystems mit Online-Partikelgrößenüberwachung,und Erforschung von Hilfsdispersionstechniken wie Ultraschallbehandlung zur Verringerung des Energieverbrauchs.
2. Die bestehenden Herausforderungen umfassen vor allem: die groß angelegte Produktion und Kostenkontrolle von ultrafeinen Zirkonieperlen mit Durchmessern von 0,05 bis 0,1 mm,sowie wie man eine ausgezeichnete Durchflussfähigkeit und einheitliche Dispersion der Perlen innerhalb von Pigmentdispersionssystemen mit hoher Viskosität gewährleistet.

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 pigments, wodurch ihre Versteckbarkeit, Farbsättigung, Farbgenauigkeit und Glanz deutlich verbessert werden.eine präzise Auswahl des geeigneten Modells auf der Grundlage spezifischer Anforderungen erforderlichDie künftigen technologischen Innovationen werden die Leistungsfähigkeit von Nanofarbpigmenten weiter verbessern.