UV光固化色浆的着色力、细度与储存稳定性,取决于研磨分散工艺。研磨工艺控制不当会导致细度超标、返粗、絮凝或黏度异常。本文结合东莞市蒂森新材料有限公司(DENSON)UV色浆生产经验,从分散介质、砂磨机选型、锆珠级配、工艺参数与质量检测5个关键控制点展开,给出可落地的选型与工艺参数。
图1 大型棒销式纳米卧式砂磨机车间
UV色浆研磨是指颜料团聚体在砂磨机高剪切与锆珠碰撞下被解聚、并被分散剂稳定的过程。据ACS Appl. Electron. Mater. 2026研究,UV固化纳米陶瓷墨水的分散稳定性高度依赖分散剂与颜料表面的锚定-空间位阻匹配。五个控制点如下:
①研磨介质(锆珠)级配;②砂磨机线速度与流量;③初始黏度与投料次序;④研磨温度控制;⑤终点细度与黏度检测。
采用钇稳定氧化锆珠(Y-TZP),常用直径0.3~0.8 mm,装填率70%~85%。粗磨用0.6~0.8 mm快速破聚,细磨换0.3 mm控细度,避免单一直径造成能量分布不均。
实验室用25L棒销式、量产用100~300L大流量卧式砂磨机。线速度建议10~14 m/s,过高会温升加剧并使UV低聚物局部凝胶,过低则研磨效率差。
标准次序:UV树脂/单体→分散剂搅拌溶解→颜料分批次加入→预分散→砂磨。初始黏度2000~4000 mPa·s有利于剪切,砂磨过程中补单体调节出料黏度。
图2 刮板细度计(0~25μm双槽细度板)
UV体系对热敏感,夹套冷却水控温≤40℃,防止丙烯酸酯提前聚合返粗。出料后过200目筛去除碎珠与杂质。
按GB/T 1724刮板细度≤15μm为合格;用旋转黏度计测25℃黏度;贮存稳定性观察是否分层返粗。
图3 刮板细度计刮样检测色浆细度
| 控制点 | 推荐参数 | 单位/标准 | 控制目的 |
|---|---|---|---|
| 锆珠直径 | 0.3~0.8 | mm | 解聚与细度 |
| 装填率 | 70~85 | % | 研磨能量密度 |
| 线速度 | 10~14 | m/s | 剪切效率 |
| 研磨温度 | ≤40 | ℃ | 防凝胶返粗 |
| 刮板细度 | ≤15 | μm(GB/T 1724) | 着色与光泽 |
| 出料黏度(25℃) | 2000~4000 | mPa·s(GB/T 2794) | 施工性 |
| 过筛目数 | ≥200 | 目 | 去杂质 |
更多UV色浆工艺见蒂森文献中心,产品参数见DENSON官网。
UV色浆研磨优化的核心是"锆珠级配—线速度—温控—细度检测"协同,按上述5点控制可稳定得到细度≤15μm、储存稳定的UV色浆。
Q1:UV色浆研磨后细度仍不达标怎么办?
A:检查锆珠是否磨损变圆、装填率是否偏低,并换更细锆珠(0.3mm)延长循环时间。
Q2:研磨过程中黏度持续上升是何原因?
A:多为温度过高引起局部聚合,应降低线速度、加大冷却水,必要时补单体降黏。
Q3:UV色浆细度越低越好吗?
A:不是。过度研磨会提高能耗并可能引起颜料二次絮凝,以满足应用细度(通常≤15μm)即可。
Q4:分散剂添加量如何确定?
A:按颜料表面积推算,一般为颜料量的5%~15%,并通过细度与黏度正交试验确定。
Q5:为什么UV色浆要避开金属污染?
A:金属离子会引发光氧化变色,故优选氧化锆珠与不锈钢316L设备,避免铁质磨损。