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AnjeRelatório Experimental
Estudo sobre a estabilidade de armazenamento de tinta cerâmica
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Projeto experimental: Estudo sobre a estabilidade de armazenamento de tinta cerâmica
Categoria experimental: Teste de dispersante, agente anti-sedimentação
Experimentador: Engenheiro de Aplicação de Produto Xinzhong Zhai
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Resumo:Tintas cerâmicas foram preparadas utilizando dispersantes Anjikang 6042A e 6042B, agentes anti-sedimentação 4311, 4360, 6701, 972 e bentonita. A estabilidade das tintas cerâmicas foi avaliada medindo o tamanho de partícula, viscosidade, taxa de sedimentação centrífuga e taxa de sedimentação após armazenamento térmico, bem como a taxa de sedimentação dura. Os resultados experimentais indicam que a tinta cerâmica à base de óleo branco preparada com o dispersante Anjeka 6042B exibe a melhor estabilidade de armazenamento.
Palavras-chave: dispersante, agente anti-sedimentação, tamanho de partícula, viscosidade, taxa de precipitação centrífuga1.
1.Objetivo
Tintas cerâmicas foram preparadas utilizando diferentes formulações incorporando dispersantes Anjeka 6042A e 6042B, agentes anti-sedimentação 4311, 4360, 6701, 972 e bentonita. A estabilidade das tintas cerâmicas preparadas com diferentes formulações foi investigada avaliando o tamanho de partícula, viscosidade, taxa de sedimentação centrífuga, bem como a taxa de sedimentação e a taxa de sedimentação dura após armazenamento térmico.
Reagentes:
Corante cerâmico (vermelho encapsulado, Guose), dispersantes Anjeka 6042A e Anjeka 6042B, agentes anti-sedimentação Anjeka 4311, Anjeka 4360, Anjeka 6701, 972, bentonita, óleo branco, cocoato, laurato de isopropila, pigmento cerâmico e amostra de tinta cerâmica Mirui.
Instrumentos:
Centrífuga (Modelo 80-2B, Jiangsu Jinyi Instrument Technology Co., Ltd.), analisador de tamanho de nanopartículas (Modelo BeNano 90, Dandong Bettersize Instruments Co., Ltd.), dispersor oscilante, viscosímetro digital rotacional, dispersor ultrassônico, estufa.
Óleo branco nº 10, cocoato e dispersante foram misturados em uma certa proporção até homogeneizar. O corante cerâmico foi então adicionado e misturado completamente. Esferas de zircônia (diâmetro de 0,3 mm) em quantidade três vezes a massa da pasta foram adicionadas, e a mistura foi colocada em um dispersor oscilante para dispersão.
As tintas foram armazenadas em estufa a 50°C por 72 horas.
Medição do Tamanho de Partícula do Corante Cerâmico na Tinta:
A pasta moída foi diluída 10.000 vezes com óleo branco. O tamanho de partícula do corante na tinta diluída foi medido usando um analisador de tamanho de nanopartículas.
Taxa de Sedimentação Centrífuga:
As tintas foram centrifugadas a 3000 rpm por 5 ou 10 minutos, conforme especificado.
Viscosidade:
A viscosidade das tintas foi medida a 15°C usando um viscosímetro rotacional.
Tabela 1. Formulações Experimentais para Diferentes Dispersantes e Dosagens
| Matéria-prima | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | Fornecedor |
| Óleo Branco | 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 | |||
| Vermelho Encapsulado | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | Guose |
Após 8 horas de moagem oscilante, foram medidas o tamanho de partícula, a viscosidade e a taxa de sedimentação centrífuga. Os resultados são mostrados na Tabela 3.
Tabela 3. Tamanho de Partícula, Viscosidade e Taxa de Sedimentação Centrífuga
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | |
| Tamanho Médio de Partícula Z(nm) | 225.54 | 369.99 | 275.08 | 295.26 | 273.09 | 292.15 |
| Viscosidade(mpa.s) | 291.9 | 551. 1 | 4340 | 52.64 | 421. 1 | 6076 |
| Taxa de Sedimentação Centrífuga%(5min) | 13. 12 | 13.48 | 21.30 | 5.36 | 12.39 | 21.36 |
| Taxa de Sedimentação Centrífuga%(10min) | 17. 11 | 24.18 | 32.44 | 7.69 | 17.29 | 26.28 |
Tabela 4. Formulações Experimentais com Diferentes Solventes
| Matéria-prima | 1# | 2# | 3# | Fornecedor |
| Óleo Branco | 50 | 42.5 | 42.5 | Guose |
| Cocoato | 7.5 | Mirui | ||
| Laurato de Isopropila | 7.5 | |||
| 6042B | 5 | 5 | 5 | Anjeka |
| Vermelho Encapsulado | 45 | 45 | 45 | Guose |
Tabela 5. Tamanho de Partícula, Viscosidade e Taxa de Sedimentação Centrífuga
| 1# | 2# | 3# | |
| Tamanho Médio de Partícula Z(nm) | 242.78 | 295.26 | 309.5 |
| Viscosidade(mpa.s) | 65 | 52.64 | 60 |
| Taxa de Sedimentação Centrífuga (%) (5 min) | 1.9 | 5.36 | 6.75 |
A partir dos resultados acima, pode-se observar que diferentes solventes têm um impacto significativo na taxa de sedimentação centrífuga. Entre as formulações, o óleo branco puro (Amostra 1#) exibe o melhor desempenho, enquanto o laurato de isopropila (Amostra 3#) mostra o pior desempenho.
Com base nos resultados experimentais na Seção 3.1, o dispersante 6042B foi selecionado em uma dosagem de 5%, e o tempo de moagem foi variado para 3, 4 e 5 horas. As formulações experimentais são mostradas na Tabela 6.
Tabela 6. Formulações de Tinta Cerâmica
| Moagem 3h | Moagem 4h | Moagem 5h | Fornecedor | |
| Óleo Misto (Óleo Branco : Cocoato = 85:15) | 50 | 50 | 50 | Mirui |
| 6042B | 5 | 5 | 5 | Anjeka |
| Pigmento Cerâmico | 45 | 45 | 45 | Mirui |
O tamanho de partícula, a viscosidade e a taxa de sedimentação centrífuga após a moagem são mostrados na Tabela 7.
Tabela 7. Tamanho de Partícula, Viscosidade e Taxa de Sedimentação Centrífuga
| Moagem 3h | Moagem 4h | Moagem 5h | Amostra Mirui | |
| Tamanho Médio de Partícula 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 |
| Viscosidade(mpa.s) | 32.6 | 39.3 | 46.1 | 43.07 |
| Taxa de Sedimentação Centrífuga (%) (10min) | 26.03 | 10.84 | 7.73 | 7.28 |
Tabela 8. Formulações Experimentais
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | Fornecedor | |
| Óleo Misto (Óleo Branco : Cocoato = 85:15) | 50 | 49 | 49.7 | 49.7 | 49.7 | 49.7 | Mirui |
| Dispersante 6042B | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | Anjeka |
| Pigmento Cerâmico | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | Mirui |
| Agente Anti-Sedimentação 4311 | 1 | Anjeka | |||||
| Agente Anti-Sedimentação 4360 | 1 | Anjeka | |||||
| Agente Anti-Sedimentação 6701 | 0.3 | Anjeka | |||||
| Agente Anti-Sedimentação 972 | 0.3 | Anjeka | |||||
| Bentonita | 0.3 | Fenghong |
Tabela 9. Tamanho de Partícula e Taxa de Sedimentação Centrífuga
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | |
| Tamanho Médio de Partícula Z Após Moagem de 3h(nm) | 416.16 | 321.58 | 465.26 | 334.77 | 673.63 | 435.38 |
| Tamanho Médio de Partícula Z Após Moagem de 5h(nm) | 306.05 | 315.21 | 338.45 | 262.22 | 283.33 | 453 |
| Taxa de Sedimentação Centrífuga após Moagem de 3h(%) (10 min) | 26.03 | 24.88 | 45.23 | 18.70 | 23.19 | 23.93 |
|
Taxa de Sedimentação Centrífuga após Moagem de 5h(%) (10 min)
|
7.73 | 20.40 | 42. 12 | 17.46 | 11.69 | 25.49 |
3.5 Efeito de Diferentes Agentes Anti-Sedimentação na Estabilidade de Armazenamento Térmico de Tintas Cerâmicas
Tintas cerâmicas foram preparadas de acordo com as formulações na Tabela 10 e moídas por 5 horas. A estabilidade de armazenamento térmico foi avaliada após armazenamento em estufa a 50°C por 72 horas. Os resultados são mostrados na Tabela 11.
A taxa de sedimentação e a taxa de sedimentação dura foram calculadas da seguinte forma:
Taxa de Sedimentação = (Altura inicial da tinta − Altura da camada inferior após estratificação) / Altura inicial da tinta × 100%
Taxa de Sedimentação Dura = Massa de sedimento duro / Massa total da tinta × 100%
Tabela 10. Formulações Experimentais
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | Fornecedor | |
| Óleo Misto (Óleo Branco : Cocoato = 85:15) | 49 | 50 | 48.7 | 48.7 | 48.7 | Mirui |
| Dispersante 6042B | 6 | 5 | 6 | 6 | 6 | Anjeka |
| Pigmento Cerâmico | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | Mirui |
| Agente Anti-Sedimentação 972 | 0.3 | Anjeka | ||||
| Agente Anti-Sedimentação 6701 | 0.3 | Anjeka | ||||
| Bentonita | 0.3 | Fenghong |
Tabela 11. Resultados de Estabilidade de Armazenamento Térmico
| 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | Amostra Mirui | |
| Tamanho Médio de Partícula Z(nm) | 305.05 | 337.5 | 282.6 | 272.22 | 443 | 324.15 |
| Tamanho Médio de Partícula Z(%) | 0 | 7.8 | 8.3 | 10.2 | 53.3 | 9.5 |
| Taxa de Sedimentação Dura (%) | 1.3 | 5.3 | 2.0 | 2.5 | 5.8 | 4.3 |
Da tabela e gráfico acima, as seguintes observações podem ser feitas:
Para os agentes anti-sedimentação testados neste experimento, os resultados indicam que eles não fornecem efeitos anti-sedimentação sob condições de armazenamento térmico.
O aumento da dosagem do dispersante 6042B melhora a estabilidade de armazenamento térmico. Quando a dosagem é aumentada para 6%, o desempenho é superior ao da amostra de referência.
O dispersante Anjeka 6042A exibe desempenho ligeiramente melhor na redução do tamanho de partícula do que o Anjeka 6042B, mas seu desempenho de molhabilidade, redução de viscosidade e estabilidade é inferior ao do Anjeka 6042B.
A dosagem do dispersante tem um impacto significativo no tamanho de partícula e na viscosidade. Dentro de uma certa faixa de dosagem, o aumento do teor de dispersante reduz o tamanho de partícula e a viscosidade, ao mesmo tempo que melhora a estabilidade.
A escolha do solvente tem um efeito considerável na estabilidade, com o óleo branco puro apresentando o melhor desempenho.
Quando o tamanho de partícula e a viscosidade são reduzidos a uma certa faixa, a viscosidade tem um efeito menor na estabilidade, enquanto um tamanho médio de partícula Z e um tamanho de partícula D90 maiores levam a uma estabilidade pior.
Para os agentes anti-sedimentação testados neste experimento, uma vez que o tamanho de partícula da pasta atinge a especificação necessária para o produto, os agentes anti-sedimentação perdem seu efeito estabilizador.
O aumento da dosagem do dispersante 6042B melhora a estabilidade de armazenamento térmico, e em uma dosagem de 6%, o desempenho é superior ao da amostra de referência.