Anjeka Informe Experimental
Estudio sobre la estabilidad de almacenamiento de tinta cerámica
Proyecto experimental: Estudio sobre la estabilidad de almacenamiento de tinta cerámica
Categoría experimental: Prueba de dispersante, agente anti-sedimentación
Experimentador: Ingeniero de Aplicaciones de Producto Xinzhong Zhai
Resumen:Se prepararon tintas cerámicas utilizando los dispersantes Anjikang 6042A y 6042B, los agentes anti-sedimentación 4311, 4360, 6701, 972 y bentonita. La estabilidad de las tintas cerámicas se evaluó midiendo el tamaño de partícula, la viscosidad, la velocidad de sedimentación centrífuga y la velocidad de sedimentación después del almacenamiento térmico, así como la velocidad de sedimentación dura. Los resultados experimentales indican que la tinta cerámica a base de aceite blanco preparada con el dispersante Anjeka 6042B exhibe la mejor estabilidad de almacenamiento.
Palabras clave: dispersante, agente anti-sedimentación, tamaño de partícula, viscosidad, velocidad de precipitación centrífuga1.
1.Objetivo
Se prepararon tintas cerámicas utilizando diferentes formulaciones que incorporaban los dispersantes Anjeka 6042A y 6042B, los agentes anti-sedimentación 4311, 4360, 6701, 972 y bentonita. Se investigó la estabilidad de las tintas cerámicas preparadas con diferentes formulaciones evaluando el tamaño de partícula, la viscosidad, la velocidad de sedimentación centrífuga, así como la velocidad de sedimentación y la velocidad de sedimentación dura después del almacenamiento térmico.
2. Protocolo Experimental
Reactivos:
Colorante cerámico (rojo encapsulado, Guose), dispersantes Anjeka 6042A y Anjeka 6042B, agentes anti-sedimentación Anjeka 4311, Anjeka 4360, Anjeka 6701, 972, bentonita, aceite blanco, cocoato, laurato de isopropilo, pigmento cerámico y muestra de tinta cerámica Mirui.
Instrumentos:
Centrífuga (Modelo 80-2B, Jiangsu Jinyi Instrument Technology Co., Ltd.), analizador de tamaño de nanopartículas (Modelo BeNano 90, Dandong Bettersize Instruments Co., Ltd.), dispersor oscilante, viscosímetro digital rotacional, dispersor ultrasónico, horno.
Preparación de Tinta Cerámica
Se mezclaron aceite blanco No. 10, cocoato y dispersante en una proporción determinada hasta obtener una mezcla homogénea. Luego se añadió el colorante cerámico y se mezcló a fondo. Se añadieron perlas de zirconia (diámetro de 0,3 mm) en una cantidad tres veces la masa de la suspensión, y la mezcla se colocó en un dispersor oscilante para su dispersión.
Almacenamiento Térmico
Las tintas se almacenaron en un horno a 50°C durante 72 horas.
Métodos de Prueba
Medición del tamaño de partícula del colorante cerámico en tinta:
La suspensión molida se diluyó 10.000 veces con aceite blanco. El tamaño de partícula del colorante en la tinta diluida se midió utilizando un analizador de tamaño de nanopartículas.
Velocidad de Sedimentación Centrífuga:
Las tintas se centrifugaron a 3000 rpm durante 5 o 10 minutos según lo especificado.
Viscosidad:
La viscosidad de las tintas se midió a 15°C utilizando un viscosímetro rotacional.
3. Formulaciones y Métodos Experimentales
3.1 Efecto de Diferentes Dispersantes y Dosificaciones en la Velocidad de Sedimentación Centrífuga
Tabla 1. Formulaciones Experimentales para Diferentes Dispersantes y Dosificaciones
| Materia Prima |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
Proveedor |
| Aceite Blanco |
42.5 |
43.35 |
44.2 |
42.5 |
43.35 |
44.2 |
Guose |
| Cocoato |
7.5 |
7.65 |
7.8 |
7.5 |
7.65 |
7.8 |
Mirui |
| Dispersante 6042A |
5 |
4 |
3 |
|
|
|
Anjeka |
| Dispersante 6042B |
|
|
|
5 |
4 |
3 |
Anjeka |
| Rojo Encapsulado |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
Guose |
3.1.1 Resultados y Discusión Experimental
Después de 8 horas de molienda oscilante, se midieron el tamaño de partícula, la viscosidad y la velocidad de sedimentación centrífuga. Los resultados se muestran en la Tabla 3.
Tabla 3. Tamaño de Partícula, Viscosidad y Velocidad de Sedimentación Centrífuga
| |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
| Tamaño de Partícula Promedio Z（nm) |
225.54 |
369.99 |
275.08 |
295.26 |
273.09 |
292.15 |
| Viscosidad（mpa.s) |
291.9 |
551. 1 |
4340 |
52.64 |
421. 1 |
6076 |
| Velocidad de Sedimentación Centrífuga%（5min) |
13. 12 |
13.48 |
21.30 |
5.36 |
12.39 |
21.36 |
| Velocidad de Sedimentación Centrífuga%（10min) |
17. 11 |
24.18 |
32.44 |
7.69 |
17.29 |
26.28 |
A una dosis de dispersante del 5%, el dispersante 6042A demuestra un rendimiento superior en la reducción del tamaño de partícula en comparación con el dispersante 6042B; sin embargo, su rendimiento de humectación y reducción de viscosidad, así como su velocidad de sedimentación centrífuga, son inferiores a los del dispersante 6042B.
La dosis de dispersante tiene un impacto significativo en el tamaño de partícula y la viscosidad. Dentro de un cierto rango de dosis, el aumento del contenido de dispersante conduce a una reducción del tamaño de partícula, una menor viscosidad y una disminución de la velocidad de sedimentación centrífuga.
Como se muestra en la Muestra 4#, cuando la dosis del dispersante 6042B es del 5%, tanto el tamaño de partícula como la viscosidad alcanzan sus valores mínimos, y la velocidad de sedimentación centrífuga también se minimiza. Esto indica que la tinta cerámica logra la menor velocidad de sedimentación centrífuga y la estabilidad de almacenamiento óptima cuando la suspensión cerámica preparada con el dispersante exhibe simultáneamente el mejor tamaño de partícula y viscosidad.
En las mismas condiciones, la velocidad de sedimentación centrífuga a los 5 minutos es menor que a los 10 minutos.
3.2 Efecto de Diferentes Solventes en la Velocidad de Sedimentación Centrífuga
Tabla 4. Formulaciones Experimentales con Diferentes Solventes
| Materia Prima |
1# |
2# |
3# |
Proveedor |
| Aceite Blanco |
50 |
42.5 |
42.5 |
Guose |
| Cocoato |
|
7.5 |
|
Mirui |
| Laurato de Isopropilo |
|
|
7.5 |
|
| 6042B |
5 |
5 |
5 |
Anjeka |
| Rojo Encapsulado |
45 |
45 |
45 |
Guose |
Tabla 5. Tamaño de Partícula, Viscosidad y Velocidad de Sedimentación Centrífuga
| |
1# |
2# |
3# |
| Tamaño de Partícula Promedio Z（nm) |
242.78 |
295.26 |
309.5 |
| Viscosidad（mpa.s) |
65 |
52.64 |
60 |
| Velocidad de Sedimentación Centrífuga (%) (5 min) |
1.9 |
5.36 |
6.75 |
A partir de los resultados anteriores, se puede observar que los diferentes solventes tienen un impacto significativo en la velocidad de sedimentación centrífuga. Entre las formulaciones, el aceite blanco puro (Muestra 1#) exhibe el mejor rendimiento, mientras que el laurato de isopropilo (Muestra 3#) muestra el peor rendimiento.
3.3 Efecto del Tamaño de Partícula y la Viscosidad de la Tinta Cerámica en la Velocidad de Sedimentación Centrífuga
Basándose en los resultados experimentales de la Sección 3.1, se seleccionó el dispersante 6042B a una dosis del 5%, y el tiempo de molienda se varió a 3, 4 y 5 horas. Las formulaciones experimentales se muestran en la Tabla 6.
Tabla 6. Formulaciones de Tinta Cerámica
| |
Molienda 3h |
Molienda 4h |
Molienda 5h |
Proveedor |
| Aceite Mixto (Aceite Blanco : Cocoato = 85:15) |
50 |
50 |
50 |
Mirui |
| 6042B |
5 |
5 |
5 |
Anjeka |
| Pigmento Cerámico |
45 |
45 |
45 |
Mirui |
El tamaño de partícula, la viscosidad y la velocidad de sedimentación centrífuga después de la molienda se muestran en la Tabla 7.
Tabla 7. Tamaño de Partícula, Viscosidad y Velocidad de Sedimentación Centrífuga
| |
Molienda 3h |
Molienda 4h |
Molienda 5h |
Muestra Mirui |
| Tamaño de Partícula Promedio Z（nm) |
416.16 |
389. 12 |
306.05 |
324.15 |
| D50（nm) |
443.01 |
433.72 |
309.25 |
355.08 |
| D90(nm) |
8471.96 |
950.22 |
588.35 |
536.82 |
| Viscosidad（mpa.s) |
32.6 |
39.3 |
46.1 |
43.07 |
| Velocidad de Sedimentación Centrífuga (%) （10min） |
26.03 |
10.84 |
7.73 |
7.28 |
Cuanto mayor es el tamaño de partícula promedio Z y el tamaño de partícula D50, menor es la viscosidad.
La viscosidad tiene un efecto menor en la velocidad de sedimentación centrífuga.
El tamaño de partícula promedio Z y el tamaño de partícula D90 tienen un impacto significativo en la velocidad de sedimentación centrífuga. Cuanto mayor es el tamaño de partícula, mayor es la velocidad de sedimentación centrífuga.
3.4 Efecto de Diferentes Agentes Anti-Sedimentación en la Velocidad de Sedimentación Centrífuga de Tintas Cerámicas
Tabla 8. Formulaciones Experimentales
| |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
Proveedor |
| Aceite Mixto (Aceite Blanco : Cocoato = 85:15) |
50 |
49 |
49.7 |
49.7 |
49.7 |
49.7 |
Mirui |
| Dispersante 6042B |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
Anjeka |
| Pigmento Cerámico |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
Mirui |
| Agente Anti-Sedimentación 4311 |
|
1 |
|
|
|
|
Anjeka |
| Agente Anti-Sedimentación 4360 |
|
|
1 |
|
|
|
Anjeka |
| Agente Anti-Sedimentación 6701 |
|
|
|
0.3 |
|
|
Anjeka |
| Agente Anti-Sedimentación 972 |
|
|
|
|
0.3 |
|
Anjeka |
| Bentonita |
|
|
|
|
|
0.3 |
Fenghong |
Tabla 9. Tamaño de Partícula y Velocidad de Sedimentación Centrífuga
| |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
6# |
| Tamaño de Partícula Promedio Z Después de Molienda 3h（nm) |
416.16 |
321.58 |
465.26 |
334.77 |
673.63 |
435.38 |
| Tamaño de Partícula Promedio Z Después de Molienda 5h（nm) |
306.05 |
315.21 |
338.45 |
262.22 |
283.33 |
453 |
| Velocidad de Sedimentación Centrífuga después de Molienda 3h(%) (10 min) |
26.03 |
24.88 |
45.23 |
18.70 |
23.19 |
23.93 |
|
Velocidad de Sedimentación Centrífuga después de Molienda 5h(%) (10 min)
|
7.73 |
20.40 |
42. 12 |
17.46 |
11.69 |
25.49 |
Después de 3 horas de molienda, cuando el tamaño de partícula de las suspensiones aún no había alcanzado la especificación requerida, todas las formulaciones excepto la 3# exhibieron efectos anti-sedimentación, con la Muestra 4# mostrando el mejor rendimiento.
Para los agentes anti-sedimentación probados en este experimento, los resultados indican que una vez que el tamaño de partícula de la suspensión alcanza la especificación requerida para el producto, los agentes anti-sedimentación pierden su efectividad.
3.5 Efecto de Diferentes Agentes Anti-Sedimentación en la Estabilidad de Almacenamiento Térmico de Tintas Cerámicas
Se prepararon tintas cerámicas de acuerdo con las formulaciones de la Tabla 10 y se molieron durante 5 horas. La estabilidad de almacenamiento térmico se evaluó después del almacenamiento en un horno a 50°C durante 72 horas. Los resultados se muestran en la Tabla 11.
La velocidad de sedimentación y la velocidad de sedimentación dura se calcularon de la siguiente manera:
Velocidad de Sedimentación = (Altura inicial de la tinta − Altura de la capa inferior después de la estratificación) / Altura inicial de la tinta × 100%
Velocidad de Sedimentación Dura = Masa de sedimento duro / Masa total de tinta × 100%
Tabla 10. Formulaciones Experimentales
| |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
Proveedor |
| Aceite Mixto (Aceite Blanco : Cocoato = 85:15) |
49 |
50 |
48.7 |
48.7 |
48.7 |
Mirui |
| Dispersante 6042B |
6 |
5 |
6 |
6 |
6 |
Anjeka |
| Pigmento Cerámico |
45 |
45 |
45 |
45 |
45 |
Mirui |
| Agente Anti-Sedimentación 972 |
|
|
0.3 |
|
|
Anjeka |
| Agente Anti-Sedimentación 6701 |
|
|
|
0.3 |
|
Anjeka |
| Bentonita |
|
|
|
|
0.3 |
Fenghong |
Tabla 11. Resultados de Estabilidad de Almacenamiento Térmico
| |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
Muestra Mirui |
| Tamaño de Partícula Promedio Z（nm) |
305.05 |
337.5 |
282.6 |
272.22 |
443 |
324.15 |
| Tamaño de Partícula Promedio Z（%） |
0 |
7.8 |
8.3 |
10.2 |
53.3 |
9.5 |
| Velocidad de Sedimentación Dura (%) |
1.3 |
5.3 |
2.0 |
2.5 |
5.8 |
4.3 |
De la tabla y el gráfico anteriores, se pueden hacer las siguientes observaciones:
Para los agentes anti-sedimentación probados en este experimento, los resultados indican que no proporcionan efectos anti-sedimentación bajo condiciones de almacenamiento térmico.
El aumento de la dosis del dispersante 6042B mejora la estabilidad del almacenamiento térmico. Cuando la dosis se incrementa al 6%, el rendimiento es superior al de la muestra de referencia.
4. Conclusiones Experimentales
El dispersante Anjeka 6042A exhibe un rendimiento de reducción de tamaño de partícula ligeramente mejor que el Anjeka 6042B, pero su rendimiento de humectación, reducción de viscosidad y estabilidad es inferior al del Anjeka 6042B.
La dosis de dispersante tiene un impacto significativo en el tamaño de partícula y la viscosidad. Dentro de un cierto rango de dosis, el aumento del contenido de dispersante reduce el tamaño de partícula y la viscosidad al tiempo que mejora la estabilidad.
La elección del solvente tiene un efecto considerable en la estabilidad, con el aceite blanco puro produciendo el mejor rendimiento.
Cuando el tamaño de partícula y la viscosidad se reducen a un cierto rango, la viscosidad tiene un efecto menor en la estabilidad, mientras que un mayor tamaño de partícula promedio Z y tamaño de partícula D90 conducen a una menor estabilidad.
Para los agentes anti-sedimentación probados en este experimento, una vez que el tamaño de partícula de la suspensión alcanza la especificación requerida para el producto, los agentes anti-sedimentación pierden su efecto estabilizador.
El aumento de la dosis del dispersante 6042B mejora la estabilidad del almacenamiento térmico, y a una dosis del 6%, el rendimiento es superior al de la muestra de referencia.
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