实验室冷知识② | 高速分散时,为什么一定要出现”甜甜圈”?

实验室冷知识② | 高速分散时,为什么一定要出现”甜甜圈”?

 

如果您做过涂料、油墨、胶黏剂、新能源浆料或化工材料研发,相信一定听过实验室里这样一句话:

“先把甜甜圈调出来”

对于刚接触高速分散的新手来说,这句话总让人摸不着头脑。

为什么分散过程中会出现“甜甜圈”?

出现一个大漩涡,是不是说明转速太快了?

如果一直没有甜甜圈,又意味着什么?

其实,这个看似简单的现象,恰恰是判断分散状态是否理想的重要依据之一。

今天,湛临仪器【实验室冷知识】第二期,就带大家认识实验室里最经典的流场现象——Doughnut Effect(甜甜圈效应)。


冷知识 ① “甜甜圈”到底是什么?

当颜料、填料加入树脂体系后,高速分散机开始工作。

随着转速不断提高,分散盘将浆料高速甩向四周,浆料撞击容器壁后,又分别向上、向下流动,最终重新回到分散盘附近,形成持续不断的循环。

当转速、浆料状态和设备参数达到平衡时,分散轴周围会形成一个稳定的中心通道,分散盘上方局部开始露出液面。

从整体流场来看,就像一个不断旋转的“甜甜圈”。这就是业内常说的:Doughnut Effect(甜甜圈效应)

🎥 看看真实的甜甜圈效应

它并不是一种异常现象,反而意味着整个体系已经建立起稳定、高效的循环流场。


冷知识 ② 为什么“甜甜圈”代表最佳分散状态?

很多人以为,高速分散的关键就是“转得越快越好”。

其实并不是。

真正影响分散效果的,不只是转速,而是整个浆料是否能够持续循环

当形成稳定的甜甜圈流场后,浆料不会长期停留在桶壁,也不会沉积在桶底。每一部分浆料都会不断经过分散盘,且颜料和填料团聚体能够持续受到剪切、撞击和分散作用

换句话说:甜甜圈不是最终目的,而是高效能量传递的“信号”。

它说明分散盘输出的机械能,正在尽可能均匀地作用于整个体系,而不是只作用于局部区域。


冷知识 ③  为什么有时候就是调不出甜甜圈?

实验室中,最常见的情况通常有两种。

情况 1:浆料太稀

如果体系固含量过低,黏度不足,浆料容易飞溅,同时带入大量空气形成气泡。

由于体系无法有效建立循环流场,分散盘传递给浆料的机械能也会降低,影响颜料和填料的解聚效率。

简单来说:浆料太稀,甜甜圈容易“散”。

情况 2:浆料太稠

另一种情况则完全相反。当固含量过高或体系黏度过大时,浆料流动性明显下降,无法形成完整循环。

严重时,分散盘虽然高速旋转,但周围浆料几乎没有跟着运动,甚至会出现局部空转的现象。

此时,不仅甜甜圈无法形成,分散效率也会大幅下降。


冷知识 ④  “甜甜圈”不只靠调转速

很多人认为,只要不断提高转速,总能出现甜甜圈。

事实上,影响甜甜圈形成的因素远不止速度。一个理想的分散状态,需要多个参数共同匹配,包括:

 · 分散容器的尺寸

 · 分散盘直径

 · 分散盘距桶底高度

 · 分散盘圆周速度

 · 浆料的黏度与流变性能

 · 颜料、填料含量等

这些因素彼此影响,共同决定流场是否能够稳定建立。

因此,高质量的分散工艺,追求的不是速度最快,而是最匹配。


VMA从经验到数据,让分散更可靠

正因为高速分散的效果不仅取决于转速,更受到流场、浆料流变特性以及设备参数匹配的共同影响,德国VMA DISPERMAT®系列高速分散机始终围绕高效、稳定、可重复的分散这一理念进行设计。

VMA DISPERMAT®系列设备采用精确的电子调速系统,配合模块化结构设计,可根据不同物料特性灵活选配分散盘、容器及功能附件,并通过优化分散盘圆周速度、容器几何尺寸及分散盘位置等关键参数,帮助实验室更容易建立稳定的甜甜圈效应流场,实现机械能的高效传递,使颜料、填料等颗粒充分解聚,提高分散效率与实验重复性。

其中,最新系列的DISPERMAT® CV3evo实验室高速分散机采用高品质的不锈钢外壳,可精确控制分散过程。

CV3evo同时支持多种分散盘、容器及功能模块组合,广泛应用于涂料、油墨、胶黏剂、新能源材料及精细化工等行业,为实验室研发、小试验证和工艺优化提供可靠支持。

对于实验室而言,一台优秀的高速分散机,不仅要转得快,更要帮助用户建立稳定、可重复的分散工艺,让每一次实验都拥有可靠的数据基础。


实验室里,很多经验都浓缩成了一句简单的话:

“把甜甜圈调出来”

但真正理解这句话背后的原理,才能帮助我们更快找到最佳工艺窗口,提高分散效率,也让每一次实验都更加稳定、可重复。

一个小小的“甜甜圈”,背后其实是一整套流体力学与分散工艺的科学呢。

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